WO2007128494A1 - Vorrichtung zur fluidbehandlung, insbesondere wasserentkeimung, mit elektrodenloser gasentladungslampe - Google Patents

Vorrichtung zur fluidbehandlung, insbesondere wasserentkeimung, mit elektrodenloser gasentladungslampe Download PDF

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WO2007128494A1
WO2007128494A1 PCT/EP2007/003912 EP2007003912W WO2007128494A1 WO 2007128494 A1 WO2007128494 A1 WO 2007128494A1 EP 2007003912 W EP2007003912 W EP 2007003912W WO 2007128494 A1 WO2007128494 A1 WO 2007128494A1
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fluid
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irradiated
temperature
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PCT/EP2007/003912
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Inventor
Alexei Voronov
Silke Reber
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Heraeus Noblelight Gmbh
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C02F1/325—Irradiation devices or lamp constructions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A61L9/20—Ultraviolet radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/52—Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space
    • H01J61/523—Heating or cooling particular parts of the lamp

Definitions

  • the invention relates to systems for the treatment of fluids, in particular water, in which the fluid is treated with UV radiation, in particular sterilized, processes for the treatment of fluids, suitable arrangements of electrodeless gas discharge lamps and the use of UV light sources in air treatment plants.
  • Mercury discharge lamps have a high efficiency and are therefore particularly suitable for large-scale installations, where they can be used in continuous operation.
  • Mercury discharge lamps can be easily produced from a UV-transparent tube, in particular quartz glass, electrodes and a discharge filling in mass production.
  • a continuous operation is unprofitable. Since mercury lamps go through a five-minute start-up period until they reach their full capacity, discontinuous operation for a single household is less attractive. Added to this is the constant danger posed by the mercury.
  • EP 1 345 631 B1 discloses a suitable for continuous operation arrangement of a mercury UV lamp, which is excited with microwaves from a magnetron whose lamp body is in contact with a liquid on one side. On the other side of the lamp body is a funnel, which supplies the microwaves from the magnetron from the lamp body.
  • low-pressure mercury lamps which achieve an efficiency of up to 35%, require an operating temperature between 30 ° C. and 50 ° C.
  • the mercury discharge lamps are separated from the streams too much chilled, so they are not their full Can develop UV power. Therefore, for cooling fluid flows mercury lamps are used with an additional cladding tube.
  • UV lamps such as Hg-filled lamps or Dielectric Barrier Discharge (DBD) lamps with coaxial tubes, lamps with elaborate ballasts and dangerous electrical structures should be avoided.
  • fluid raw materials with UV radiation are converted to higher quality or new products by a fluid to be treated is brought into contact with the lamp body, that the fluid from the lamp body is irradiated with UV radiation and that the fluid directly influence takes the temperature of the lamp body, in particular the operating temperature of the lamp body cladding tube between 0 ° C and 30 0 C sets.
  • simple UV lamps are used, in which an excimer filling in a UV-transparent discharge vessel, in particular a quartz glass without electrodes, is excited.
  • a solution of the problem for an arrangement of an electrodeless gas discharge lamp in a fluid irradiated by the lamp, which directly influences the temperature of the lamp body, in particular its cladding tube, is that the lamp body protrudes far into the fluid, in particular with at least 80%. its surface, preferably 90% of its surface.
  • the lamp body is preferably designed as a tube whose longitudinal axis is arranged in the propagation direction of the microwaves.
  • a solution to the problem is an arrangement of an electrodeless gas discharge lamp with an excimer filling, which projects far into a fluid irradiated by the lamp, the direct influence on the temperature of the lamp body, in particular its cladding tube takes. This allows the cooling of the lamp body and thus extends its life.
  • a lamp tube projects with more than 80%, in particular more than 90%, of its surface into the fluid when the lamp body is mounted on the front side on a microwave supply.
  • the longitudinal axis of the lamp body is then arranged parallel to the propagation of the microwaves.
  • Excimer fillings are mercury-free mixtures of noble gases with halides and therefore less dangerous than mercury-containing fillings.
  • the excimer fillers can and should be operated at lower temperatures than the mercury-containing lamps, in particular between 0 0 C and 30 0 C.
  • the excimer fillers can and should be operated at lower temperatures than the mercury-containing lamps, in particular between 0 0 C and 30 0 C.
  • at low temperature control of the excimer lamps their life can be extended. For this purpose, preferably at least 80% of the surface of the lamp body is cooled by the fluid. For this purpose, it is proven to let the lamp tube protrude far into the fluid medium.
  • a further solution of the problem is a discontinuous process for the treatment, in particular degermination of fluids in a fluid treatment plant, in particular water sterilization plant, in which UV radiation is used, wherein in the system a fluid is brought into contact with an electrodeless gas discharge radiator, so that the fluid from the radiator is irradiated with UV radiation and that the fluid has a direct influence on the temperature of the radiator, in particular its cladding tube takes.
  • the lamp body is efficiently cooled to prolong its lifetime by the irradiated fluid when it projects far into the fluid.
  • Discontinuous methods typically have operating times in the second or minute range.
  • a solution to the problem is a fluid treatment plant, in particular water disinfection plant for the treatment of fluids, in particular for their sterilization, is used in the UV radiation, the plant has an electrodeless gas discharge lamp in a radiated from the lamp fluid, the direct influence on the temperature of the Strahlers, in particular its cladding tube, takes. In this case, the lamp body protrudes far into the fluid for its cooling and thus extended lifetime.
  • the filling is in a simple quartz glass tube.
  • the present invention allows mercury-free emitter embodiments, in particular based on a xenon-bromine filling or a krypton-chlorine filling or a xenon-iodine filling or a krypton-iodine filling.
  • the UV lamp is operated without electrodes.
  • excitation of an excimer gas discharge lamp by means of microwaves has proven itself.
  • Microwaves can be generated in a magnetron and fed via a waveguide of the excitation lamp.
  • the lamp is no longer operated with a separate coolant, but cooled directly from the fluid to be treated.
  • the lamp is surrounded by only one instead of two fluids.
  • the conductivity of the fluid does not matter in contrast to US 2002/089275.
  • the UV lamp used in the invention also works with absolutely non-conductive fluids.
  • Electrode-free discharge vessels with an excimer filling in particular with a xenon-bromine filling or a krypton-chlorine filling or a xenon-iodine filling or a krypton-fluorine filling, are used for such UV radiators.
  • these emitters have lower efficiency compared to mercury lamps, they are characterized by a virtually non-existent starting time and are therefore suitable for discontinuous operation in small water treatment plants for individual households.
  • UV light sources such as discharge lamps for the irradiation of air, which take direct influence on the temperature of the UV light source.
  • the treatment of fluids in the sense of the present invention does not mean mere cooling, but the treatment of a raw material to a finished product, For example, the treatment of water or air, especially in sewage or fresh water treatment plants and in exhaust or fresh air treatment plants.
  • the ease of handling and the simple production of the systems according to the invention are of great advantage for domestic applications, in particular the domestic water supply.
  • the treatment of fluids according to the invention can also be advantageously used for example for air conditioners or the air supply in buildings or trains and the production of vitamin D as well as industrial applications.
  • Fig. 1 shows a radiator arranged in a fluid flow
  • Fig. 2 shows the spectrum of a low-pressure radiator and the DNA absorption curve of Escherichia coli
  • germicidal lamps are lamps with an excimer gas filling for cold operation, for example, mercury-free lamps based on noble gas-halogen mixtures such as xenon-bromine filling or krypton-chlorine filling or xenon-iodine filling or krypton-fluorine filling .
  • the latter lamps have the optimum operating temperature in the range between 0 0 C and 50 0 C, in particular between 5 ° C and 30 0 C.
  • an electrodeless UV lamp is immersed in a fluid 6 in a channel provided for the fluid.
  • the electrodeless lamp contains a xenon-bromine gas filling, which can be excited to excimer discharge.
  • the excitation takes place by means of microwaves which are transmitted by a magnetron 1 via a waveguide 2.
  • the waveguide 2 standing waves are generated.
  • the waveguide is adjusted with a slider 4.
  • the coupling of the energy from the magnetron into the waveguide and from the waveguide into the radiator takes place via the coupling pins 3.
  • the waveguide 2 is a usual waveguide for microwave technology, in which standing waves can form.
  • a Justierschieber 4 To adjust the standing waves is a Justierschieber 4.
  • Coupling pins 3 allow the coupling of energy from the magnetron in the waveguide and from the waveguide in the radiator. The thus excited with microwaves emitter can be operated directly in the water.
  • the spectrum of a low-pressure radiator with xenon-bromine filling is shown in Figure 2 next to a DNA absorption curve of E. coli. The similar spectral course indicates the good suitability of the low-pressure radiator with xenon-bromine filling for sterilization or disinfection.
  • microwaves of 2.45 GHz or a wavelength of 12.2 cm in a channel through which water flows an excimer radiator with a xenon-bromine filling operated for 1000 hours discontinuously, for a life of over 3 years in one Five-person household corresponds.
  • the service life of continuously operated mercury low-pressure lamps with an operating life of 5000 hours with a service life of 6 months since in continuous operation, the service life corresponds to the operating time.
  • the energy ultimately consumed despite the better efficiency of the mercury halogen radiator due to the many times higher operating time in continuous operation higher.
  • a 50 W mercury lamp consumes 1,200 Wh per day in continuous operation. At 30% efficiency, a 50 W lamp has a radiant power of 15 W. This radiation line is created with a 200 W electrodeless excimer lamp with a bromine-xenon fill , With a daily operating time of one hour in discontinuous operation, this lamp consumes only 200 Wh per day.
  • the lifetime of a mercury lamp in continuous operation is the same as the service life and is about 6 months.
  • the service life is increased many times over the operating time. With an operating time of only 1, 5 to 2 months, the service life for a discontinuous operation with an average of one hour per day is 3 to 4 years.

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Abstract

Es wird eine Fluidbehandlungsanlage, insbesondere Wasserentkeimungsanlage, mit effizienterer Energieausnutzung und erhöhter Lebensdauer im diskontinuierlichen Betrieb bereitgestellt, die als einfaches Massenprodukt herstellbar ist, das einfach handhabbar und insbesondere haushaltstauglich ist. Kompliziert oder nicht gefahrlos zu betreibende UV-Strahler wie DBD-Lampen mit Koaxialrohren, aufwendigen Vorschaltgeräten und gefährlichen elektrischen Konstruktionen werden vermieden. Erfindungsgemäß werden fluide Rohstoffe mit UV-Strahlung zu qualitativ höherwertigen oder neuen Produkten umgesetzt, indem ein zu behandelndes Fluid so mit dem Strahler in Kontakt gebracht wird, dass das Fluid vom Strahler mit UV-Strahlung bestrahlt wird und dass das Fluid direkte Einflussnahme auf die Temperatur des Strahlers nimmt, insbesondere die Betriebstemperatur des Strahlers zwischen 0° C und 30° C einstellt. Hierzu werden einfache UV-Strahler verwendet, bei denen eine Excimer-Füllung in einem UV-transparenten Entladungsgefäß, insbesondere einem Quarzglas ohne Elektroden, angeregt wird.

Description

Patentanmeldung
VORRICHTUNG ZUR FLUIDBEHANDLUNG, INSBESONDERE WASSERENTKEIMUNG, MIT ELEKTRODENLOSER GASENTLADUNGSLAMPE
Die Erfindung betrifft Anlagen zur Behandlung von Fluiden, insbesondere Wasser, bei denen das Fluid mit UV-Strahlung behandelt, insbesondere entkeimt wird, Verfahren zur Behandlung von Fluiden, hierfür geeignete Anordnungen von elektrodenlosen Gasentladungslampen und die Verwendung von UV-Lichtquellen in Luftaufbereitungsanlagen.
Diesbezüglich gibt es bereits Wasserentkeimungsanlagen, bei denen das Wasser mit einer Quecksilber-Entladungslampe bestrahlt wird. Quecksilber-Entladungslampen haben einen hohen Wirkungsgrad und eignen sich daher besonders für großtechnische Anlagen, wo sie im Dauerbetrieb eingesetzt werden können. Quecksilber-Entladungslampen sind einfach aus einem UV-transparenten Rohr, insbesondere Quarzglas, Elektroden und einer Entladungsfüllung in Massenproduktion herstellbar. Für die Aufbereitung des Wassers einzelner Haus- halte ist ein Dauerbetrieb unrentabel. Da Quecksilberlampen durchaus eine fünfminütige Startphase durchlaufen, bis sie ihre volle Leistung erbringen, ist auch ein diskontinuierlicher Betrieb für einen Einzelhaushalt weniger attraktiv. Hinzu kommt die stetige Gefährdung durch das Quecksilber.
EP 1 345 631 B1 offenbart eine für den Dauerbetrieb geeignete Anordnung einer Quecksilber-UV-Lampe, die mit Mikrowellen aus einem Magnetron angeregt wird, deren Lampenkörper auf einer Seite in Kontakt mit einer Flüssigkeit steht. Auf der anderen Seite des Lampenkörpers befindet sich ein Trichter, der die Mikrowellen von dem Magnetron aus dem Lampenkörper zuführt.
Niederdruck-Quecksilberlampen, die einen Wirkungsgrad von bis zu 35 % erzielen, benötigen hierfür jedoch eine Betriebstemperatur zwischen 300C und 500C. Bei kühlen Fluidströ- men, insbesondere in der Wasserversorgung oder in Luftaufbereitungsanlagen, werden die Quecksilber-Entladungslampen von den Strömen zu sehr gekühlt, so dass sie nicht ihre volle UV-Leistung entwickeln können. Daher werden für kühlende Fluidströme Quecksilberlampen mit einem zusätzlichen Hüllrohr eingesetzt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für den diskontinuierlichen Betrieb die Ener- gieausnutzung effizienter zu gestalten und die Lebensdauer des Systems zu erhöhen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfach herstellbares Massenprodukt bereitzustellen, das einfach handhabbar ist, insbesondere haushaltstauglich. Kompliziert oder nicht gefahrlos zu betreibende UV-Strahler wie Hg-befüllte Lampen oder Dielectric Bar- rier Discharge (DBD)-Lampen mit Koaxialrohren, Lampen mit aufwendigen Vorschaltgeräten und gefährlichen elektrischen Konstruktionen sollen vermieden werden.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungen.
Erfindungsgemäß werden mit Excimer-Füllungen quecksilberfreie Gasentladungslampen bereitgestellt, die im Gegensatz zu Quecksilber-Niederdruck-Entladungslampen effizient bei Temperaturen zwischen 00C und 300C betreibbar sind und somit die Lebensdauer des Lampenkörpers erheblich verlängern. Eine optimale Kühlung wird dadurch erreicht, dass der Lampenkörper weit in das bestrahlte Fluid ragt, von dem er gekühlt wird.
Auf diese Weise werden fluide Rohstoffe mit UV-Strahlung zu qualitativ höherwertigen oder neuen Produkten umgesetzt, indem ein zu behandelndes Fluid so mit dem Lampenkörper in Kontakt gebracht wird, dass das Fluid vom Lampenkörper mit UV-Strahlung bestrahlt wird und dass das Fluid direkten Einfluss auf die Temperatur des Lampenkörpers nimmt, insbe- sondere die Betriebstemperatur des Lampenkörper-Hüllrohres zwischen 0°C und 300C einstellt. Hierzu werden einfache UV-Lampen verwendet, bei denen eine Excimer-Füllung in einem UV-transparenten Entladungsgefäß, insbesondere einem Quarzglas ohne Elektroden, angeregt wird.
Eine Lösung der Aufgabe für eine Anordnung einer elektrodenlosen Gasentladungslampe in einem von der Lampe bestrahltem Fluid, das direkten Einfluss auf die Temperatur des Lampenkörpers, insbesondere dessen Hüllrohr, nimmt, besteht darin, dass der Lampenkörper weit in das Fluid hineinragt, insbesondere mit mindestens 80 % seiner Oberfläche, vorzugsweise 90 % seiner Oberfläche. Hierzu ist der Lampenkörper vorzugsweise als Rohr ausge- bildet, dessen Längsachse in der Ausbreitungsrichtung der Mikrowellen angeordnet ist. Eine Lösung der Aufgabe ist eine Anordnung einer elektrodenlosen Gasentladungslampe mit einer Excimer-Füllung, die weit in ein von der Lampe bestrahltes Fluid ragt, das direkten Ein- fluss auf die Temperatur des Lampenkörpers, insbesondere dessen Hüllrohr, nimmt. Dies ermöglicht die Kühlung des Lampenkörpers und verlängert damit dessen Lebensdauer. Um dessen Oberfläche hierfür möglichst weitgehend mit dem Fluid zu kühlen, ragt ein Lampenrohr mit über 80 %, insbesondere über 90 % seiner Oberfläche in das Fluid, wenn der Lampenkörper stirnseitig auf einer Mikrowellenversorgung befestigt ist. Die Längsachse des Lampenkörpers ist dann parallel zur Ausbreitung der Mikrowellen angeordnet.
Excimer-Füllungen sind quecksilberfreie Mischungen von Edelgasen mit Halogeniden und deshalb weniger gefährlich als quecksilberhaltige Füllungen. Zweitens können und sollen die Excimer-Füllungen bei niederen Temperaturen betrieben werden als die quecksilberhaltigen Lampen, insbesondere zwischen 00C und 300C. Drittens lässt sich bei niederer Temperaturführung der Excimerlampen deren Lebensdauer verlängern. Hierzu wird vorzugsweise min- destens 80 % der Oberfläche des Lampenkörpers vom Fluid gekühlt. Hierzu bewährt es sich, das Lampenrohr weit in das Fluidmedium hineinragen zu lassen.
Eine weitere Lösung der Aufgabe ist ein diskontinuierliches Verfahren zur Behandlung, insbesondere Entkeimung von Fluiden in einer Fluidbehandlungsanlage, insbesondere Was- serentkeimungsanlage, bei dem UV-Strahlung angewendet wird, wobei in der Anlage ein Fluid mit einem elektrodenlosen Gasentladungsstrahler in Kontakt gebracht wird, so dass das Fluid vom Strahler mit UV-Strahlung bestrahlt wird und dass das Fluid direkten Einfluss auf die Temperatur des Strahlers, insbesondere dessen Hüllrohr, nimmt. Dabei wird der Lampenkörper zur Verlängerung seiner Lebenszeit effizient von dem bestrahlten Fluid ge- kühlt, wenn er weit in das Fluid ragt. Diskontinuierliche Verfahren weisen typischerweise Betriebszeiten im Sekunden- oder Minutenbereich auf.
Eine Lösung der Aufgabe ist eine Fluidbehandlungsanlage, insbesondere Wasserentkeimungsanlage zur Behandlung von Fluiden, insbesondere zu deren Entkeimung, bei der UV- Strahlung angewendet wird, wobei die Anlage eine elektrodenlose Gasentladungslampe in einem von der Lampe bestrahlten Fluid aufweist, das direkten Einfluss auf die Temperatur des Strahlers, insbesondere dessen Hüllrohr, nimmt. Dabei ragt der Lampenkörper zu dessen Kühlung und damit verlängerter Lebenszeit weit in das Fluid.
In einer bevorzugten Ausführung befindet sich die Füllung in einem einfachen Quarzglasrohr. Dabei erlaubt die vorliegende Erfindung quecksilberfreie Strahlerausführungen, insbesondere auf der Basis einer Xenon-Brom-Füllung oder einer Krypton-Chlor-Füllung oder einer Xenon-Jod-Füllung oder einer Krypton-Jod-Füllung.
Erfindungsgemäß wird der UV-Strahler elektrodenfrei betrieben. Hierzu bewährt sich die Anregung einer Excimer-Gasentladungslampe mittels Mikrowellen. Mikrowellen können in einem Magnetron erzeugt werden und über einen Hohlleiter der Anregungslampe zugeführt werden. Überraschenderweise kann gegenüber einer herkömmlichen, mit Magnetron betriebenen UV-Lampe gemäß www.muegge.de auf das zusätzliche Hüllrohr sowie den Metallstab in der Lampe verzichtet werden und auch auf den zusätzlich abschirmenden Käfig um die UV-Lampe gemäß Simon-Hartley-Reaktor.
In erfinderischer Weiterbildung wird die Lampe nicht mehr mit einem separaten Kühlmittel betrieben, sondern direkt vom zu behandelnden Fluid gekühlt. Somit wird die Lampe nur noch von einem, statt von zwei Fluiden umgeben. Die Leitfähigkeit des Fluids spielt im Gegensatz zu US 2002/089275 keine Rolle. Die erfindungsgemäß verwendete UV-Lampe funktioniert auch mit absolut nicht leitfähigen Fluiden.
Zur Wasserentkeimung werden UV-Strahler verwendet, die mit Magnetrons betrieben wer- den. Dabei werden die Magnetrons als Generator zur Erzeugung von Mikrowellen eingesetzt. Mit den im Magnetron erzeugten Mikrowellen wird ein Entladungsgas in einem Entladungsgefäß, insbesondere einem Quarzglasrohr, angeregt. Für derartige UV-Strahler werden elektrodenfreie Entladungsgefäße mit einer Excimer-Füllung, insbesondere mit einer Xenon-Brom-Füllung oder einer Krypton-Chlor-Füllung oder einer Xenon-Jod-Füllung oder einer Krypton-Fluor-Füllung verwendet. Diese Strahler haben zwar gegenüber Quecksilberlampen einen geringeren Wirkungsgrad, zeichnen sich aber durch eine praktisch nicht vorhandene Startzeit aus und eignen sich deshalb für den diskontinuierlichen Betrieb in kleinen Wasseraufbereitungsanlagen für einzelne Haushalte aus.
Eine weitere Lösung der Aufgabe ist die Verwendung von UV-Lichtquellen wie Entladungslampen zur Bestrahlung von Luft, die direkte Einflussnahme auf die Temperatur der UV- Lichtquelle nehmen.
Unter Behandlung von Fluiden im Sinn der vorliegenden Erfindung ist nicht die bloße Küh- lung zu verstehen, sondern die Behandlung eines Rohstoffes zu einem veredelten Produkt, beispielsweise die Aufbereitung von Wasser oder Luft, insbesondere in Abwasser oder Frischwasseraufbereitungsanlagen sowie in Abgas- oder Frischluftaufbereitungsanlagen. Die einfache Handhabbarkeit und die einfache Herstellung der erfindungsgemäßen Anlagen sind von großem Vorteil für häusliche Anwendungen, insbesondere die häusliche Wasserversor- gung. Die erfindungsgemäße Behandlung von Fluiden kann beispielsweise auch für Klimaanlagen oder die Luftversorgung in Gebäuden oder Zügen und die Herstellung von Vitamin D sowie industrielle Anwendungen vorteilhaft angewendet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen mit Bezug auf die Figuren erläutert.
Fig. 1 zeigt einen in einem Fluidstrom angeordneten Strahler;
Fig. 2 zeigt das Spektrum eines Niederdruckstrahlers und die DNS-Absorptionskurve von Escherichia coli;
Bei einem kalt betreibbaren Excimer-Strahler nach Fig. 1, welcher von zu entkeimendem Wasser umflossen wird, kühlt das aufzubereitende Wasser direkt die Entkeimungslampe. Als Entkeimungslampen eignen sich Lampen mit einer Excimer-Gasfüllung für kalten Betrieb, beispielsweise quecksilberfreie Lampen auf Basis von Edelgas-Halogen-Gemischen wie beispielsweise Xenon-Brom-Füllung oder Krypton-Chlor-Füllung oder Xenon-Jod-Füllung oder Krypton-Fluor-Füllung. Die zuletzt genannten Lampen haben die optimale Betriebstemperatur im Bereich zwischen O0C und 500C, insbesondere zwischen 5°C und 300C.
In Fig. 1 ist eine elektrodenlose UV-Lampe in ein Fluid 6 in einen für das Fluid vorgesehenen Kanal eingetaucht. Die elektrodenlose Lampe enthält eine Xenon-Brom-Gas-Füllung, die zur Excimer-Entladung angeregt werden kann. Die Anregung erfolgt mittels Mikrowellen, die von einem Magnetron 1 über einen Hohlleiter 2 übertragen werden. Im Hohlleiter 2 werden stehende Wellen erzeugt. Hierzu wird der Hohlleiter mit einem Schieber 4 justiert. Die Einkopp- lung der Energie vom Magnetron in den Hohlleiter und aus dem Hohlleiter in den Strahler erfolgt über die Coupling-Pins 3.
Als Magnetron 1 sind grundsätzlich alle Generatoren zur Erzeugung von Mikrowellen verwendbar. Der Hohlleiter 2 ist ein für die Mikrowellentechnik üblicher Hohlleiter, in dem sich stehende Wellen ausbilden können. Zur Justierung der stehenden Wellen dient ein Justierschieber 4. Coupling-Pins 3 ermöglichen die Einkopplung der Energie vom Magnetron in den Hohlleiter und aus dem Hohlleiter in den Strahler. Der auf diese Weise mit Mikrowellen angeregte Strahler kann direkt im Wasser betrieben werden. Das Spektrum eines Niederdruckstrahlers mit Xenon-Brom-Füllung ist in Bild 2 neben einer DNS-Absorptionskurve von E. coli dargestellt. Der ähnliche Spektralverlauf deutet die gute Eignung des Niederdruckstrahlers mit Xenon-Brom-Füllung zur Entkeimung bzw. Desinfektion an.
In dieser Anordnung können Mikrowellen mit 2,45 GHz bzw. einer Wellenlänge von 12,2 cm in einem mit Wasser durchströmten Kanal einen Excimer-Strahler mit einer Xenon-Brom- Füllung 1000 Stunden diskontinuierlich betreiben, was einer Standzeit von gut 3 Jahren in einem Fünf-Personen-Haushalt entspricht. Dagegen liegt die Standzeit kontinuierlich betriebener Quecksilber-Niederdrucklampen mit einer Betriebsdauer von 5000 Stunden bei einer Standzeit von 6 Monaten, da im kontinuierlichen Betrieb die Standzeit der Betriebszeit entspricht. Ganz entsprechend ist im kontinuierlichen Betrieb die letztlich verbrauchte Energie trotz besseren Wirkungsgrades des Quecksilber-Halogenstrahlers aufgrund der um ein Vielfaches höheren Betriebszeit im kontinuierlichen Betrieb höher.
Energiebilanz im Vergleich mit einer Quecksilberniederdrucklampe:
Eine 50 W-Quecksilberlampe verbraucht im kontinuierlichen Betrieb täglich 1.200 Wh. Bei einem Wirkungsgrad von 30% hat eine 50 W-Lampe eine Strahlungsleistung von 15 W. Diese Strahlungsleitung wird mit einer 200 W elektrodenlosen Excimer-Lampe mit einer Brom- Xenon-Füllung geschaffen. Bei einer Betriebsdauer von täglich einer Stunde im diskontinu- ierlichen Betrieb verbraucht diese Lampe am Tag lediglich 200 Wh.
Die Lebensdauer einer Quecksilberlampe ist im kontinuierlichen Betrieb gleich groß wie die Standzeit und beträgt ungefähr 6 Monate. Im diskontinuierlichen Betrieb ist die Standzeit um ein Vielfaches gegenüber der Betriebszeit erhöht. Bei einer Betriebszeit von lediglich 1 ,5 bis 2 Monaten beträgt die Standzeit bei einem diskontinuierlichen Betrieb mit durchschnittlich einer Stunde pro Tag 3 bis 4 Jahre.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung einer elektrodenlosen quecksilberfreien Gasentladungslampe (5) in einem von der Lampe bestrahlten Fluid (6), das direkt auf die Temperatur des Lampenkörpers Einfluss nimmt.
2. Anordnung einer elektrodenlosen Gasentladungslampe (5) in einem von der Lampe bestrahlten Fluid (6), das direkt auf die Temperatur des Lampenkörpers Einfluss nimmt, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lampenkörper mit seiner Längsachse in der Ausbreitungsrichtung der Mikrowelle angeordnet ist.
3. Anordnung einer elektrodenlosen Gasentladungslampe (5) in einem von der Lampe bestrahlten Fluid (6), das direkt auf die Temperatur des Lampenkörpers Einfluss nimmt, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 80 %, insbesondere mehr als 90 % der Oberfläche des Lampenkörpers in das zu bestrahlende Fluid ragen.
4. Diskontinuierliches Verfahren zur Behandlung, insbesondere Entkeimung von Fluiden (6) in einer Fluidbehandlungsanlage, insbesondere Wasserentkeimungsanlage, bei dem UV-Strahlung angewendet wird, wobei in der Anlage ein Fluid (6) mit einem elektrodenlosen Gasentladungs-Lampenkörper (5) in Kontakt gebracht wird, so dass das
Fluid (6) vom Lampenkörper (5) mit UV-Strahlung bestrahlt wird, wobei das Fluid (6) direkt auf die Temperatur des Lampenkörpers (5) Einfluss nimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur des Lampenkörpers zwischen 0cC und 300C eingestellt wird.
5. Diskontinuierliches Verfahren zur Behandlung, insbesondere Entkeimung von Fluiden (6) in einer Fluidbehandlungsanlage, insbesondere Wasserentkeimungsanlage, bei dem UV-Strahlung angewendet wird, wobei in der Anlage ein Fluid (6) mit einem elektrodenlosen Gasentladungs-Lampenkörper (5) in Kontakt gebracht wird, so dass das Fluid (6) vom Lampenkörper (5) mit UV-Strahlung bestrahlt wird, wobei das Fluid
(6) direkt auf die Temperatur des Lampenkörpers (5) Einfluss nimmt, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lampenkörper mit seiner Längsachse in der Ausbreitungsrichtung der Mikrowelle angeordnet wird oder mehr als 80 % der Oberfläche des Lampenkörpers in das zu bestrahlende Fluid ragen.
6. Fluidbehandlungsanlage, insbesondere Wasserentkeimungsanlage zur Behandlung von Fluiden (6), insbesondere zu deren Entkeimung, bei der UV-Strahlung angewendet wird, wobei die Anlage eine elektrodenlose Gasentladungslampe (5) in einem von der Lampe (5) bestrahlten Fluid (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lampenkörper mit einer quecksilberfreien Excimer-Gasmischung befüllt ist, der direkt auf die Temperatur des Strahler-Hüllrohres (5) Einfluss nimmt, dadurch gekennzeich- net, dass mehr als 80 % der Oberfläche des Lampenkörpers in das zu bestrahlende
Fluid ragen, wobei das Fluid (6) direkt auf die Temperatur des Lampenkörpers (5) Einfluss nimmt.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der UV-Lampenkörper (5) eine Xenon-Brom-Füllung oder eine Krypton-Chlor-Füllung oder eine Xenon-Jod- Füllung oder eine Krypton-Fluor-Füllung aufweist.
8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Füllung in einem einfachen Quarzrohr befindet.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe mit Mikrowellen angeregt wird.
10. Verwendung einer UV-Lampe in einer Luftaufbereitungsanlage, dadurch gekenn- zeichnet, dass von der UV-Lampe bestrahlte Fluid (6) direkten Einfluss auf die Temperatur der UV-Lampe nimmt.
11. Verwendung einer UV-Lampe in einer Luftaufbereitungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe vom bestrahlten Fluid gekühlt wird.
12. Verwendung einer UV-Lampe in einer Luftaufbereitungsanlage nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 80 % der Oberfläche der UV-Lampe in das zu bestrahlende Fluid ragen.
13. Verwendung einer UV-Lampe in einer Luftaufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe quecksilberfrei ist.
14. Verwendung einer UV-Lampe in einer Luftaufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe eine elektrodenlose Gasentladungslampe (5) ist.
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