DE20103699U1 - UV-Bestrahlungsvorrichtung für die Behandlung von Abwasser - Google Patents
UV-Bestrahlungsvorrichtung für die Behandlung von AbwasserInfo
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Description
LE/fr 990223g 02.03.01
Wedeco AG
Ungelsheimer Weg 6
D-40472 Düsseldorf
UV-Bestrahlungsvorrichtung für die Behandlung von Abwasser
Die vorliegende Erfindung betrifft eine UV-Bestrahlungsvorrichtung für die Behandlung von Abwasser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-Patentschrift 5,874,740 bekannt.
Mikrobiologisch verunreinigte Flüssigkeiten wie z. B. Abwässer aus Kläranlagen werden besonders umweltschonend desinfiziert, indem sie mit ultravioletter Strahlung behandelt werden. Zu diesem Zwecke sind verschiedene Bestrahlungsvorrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt. Es ergibt sich bei zahlreichen Anwendungsfällen das Problem, daß die Lampeneinheiten der Bestrahlungsvorrichtungen von außen verschmutzen. Insbesondere bei Wässern mit höherem Gehalt von Erdalkaliionen kommt es zur Ausfällung von Härtebildnern, die fest haftende Beläge auf den Hüllrohroberflächen
In der obengenannten Patentschrift wird deshalb eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der ringförmige Kammern die Lampeneinheiten umgeben. Die Kammern liegen an der Oberfläche der Hüllrohre an und sind dort mit zwei 0-Ringen abgedichtet. Das Innere der Kammern wird über eine Versorgungseinrichtung mit einer Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Phosphorsäure, gefüllt. Zur Reinigung der Oberfläche der Lampeneinheit wird nun die mit Reinigungsflüssigkeit gefüllte Kammer auf der Oberfläche hin und her bewegt, wodurch lose haftende Verunreinigungen weggeschoben werden sollen und zum anderen fest haftende Belage mittels Reinigungsflüssigkeit gelöst werden sollen.
In der Praxis funktioniert diese Vorrichtung nur eingeschränkt, da die O-Ring-Dichtungen der Kammer zu der Hüllrohroberfläche hin sehr sensibel auf mechanische Beschädigungen oder Maßabweichungen reagieren und darüber hinaus die chemische Wirkung der Reinigungsflüssigkeit an der Hüllrohroberfläche ohne mechanische Unterstützung nicht ausreicht, um die Bildung von Belägen zu verhindern oder diese zu entfernen. Die Einwirkzeiten sind hierfür zu kurz.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine UV-Bestrahlungsvorrichtung zu schaffen, die auch bei hohem Gehalt von Erdalkalien in dem zu behandelnden Abwasser in der Lage ist, der Ausbildung von Belägen auf der Hüllrohroberfläche wirkungsvoll entgegenzuwirken und zu verhindern.
Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weil die Reinigungselemente einen Ring aus einem flüssigkeitsdurchlässigen Material aufweisen, dessen Innenfläche an dem Hüllrohr anliegt und weil die Reinigungsflüssigkeit in das Material eingespeist wird, kann das Material die Reinigungsflüssigkeit auf die Oberfläche des Hüllrohres führen und dort bereits den Ansatz einer Verunreinigung chemisch auflösen, wobei die mechanische Einwirkung des Materials den Reinigungsvorgang unterstützt.
Ein sicherer Transport der Reinigungsflüssigkeit auf die Oberfläche des Hüllrohres wird erreicht, wenn das Material schwammartig mit offenporiger Struktur ist. Wenn andererseits das Material ein Fasermaterial ist, können die Fasern als Gewebe, Geflecht oder Vlies je nach mechanischen Eigenschaften die Reinigungswirkung vorteilhaft unterstützen. Hierbei wird derzeit ein Vlies aus PTFE-Fasern bevorzugt. Wenn das Material in den nicht mit dem Hüllrohr in Kontakt stehenden Bereichen seiner Stirnseiten und seiner Außenfläche eine geschlossene Oberfläche aufweist, bildet sich eine Art Reservoir für die Reinigungsflüssigkeit, das zu der Hüllrohroberfläche hin offen ist und so eine gleichmäßige Verteilung und einen Transport der Reinigungsflüssigkeit zu der Hüllrohroberfläche gewährleistet. Bei Betätigung der Reinigungselemente durch Verschieben in Längsrichtung des Hüllrohres wird das Material abgestützt, wenn neben den Stirnseiten des Materials angeordnete Stützmittel, insbesondere Kunststoff- oder Metallscheiben, die einer Verformung des Materials entgegenwirken. Die Einspeisung der Flüssigkeit erfolgt vorteilhaft aus wenigstens einem fest installierten Vorratsbehälter mittels zumindest abschnittsweise flexibler Schlauchleitungen, so daß auch über den Betätigungshub der Reinigungselemente die
Reinigungsflüssigkeit zugeführt werden kann. Die Einspeisung der Reinigungsflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter kann dabei mittels gezielt erzeugtem Überdruck in dem Vorratsbehälter oder durch statischen Druck erfolgen. Hierbei kann die Zufuhr durch hohl ausgebildete Abschnitte einer Halterung oder eines Antriebs erfolgen. Die Reinigungsflüssigkeit wird zur Vermeidung von Verlusten und zur präzisen Dosierung vorteilhaft unmittelbar in das Material eingespeist.
Das Material kann auch an seinen Stirnseiten und/oder an seiner Außenseite zumindest abschnittsweise eine offene Oberfläche aufweisen, so daß die Einspeisung der Reinigungsflüssigkeit mittelbar über den Stirnseiten oder der Außenseite zugeordnete Düsen in das Material erfolgen kann.
Die Reinigungswirkung wird verbessert und die Lebensdauer des Materials vergrößert, wenn die Reinigungselemente den Stirnseiten benachbarten Abstreifringe aufweisen. Die Abstreifringe können dann zunächst grobe, leicht entfernbare Verschmutzungen entfernen, so daß nur die mit fest haftenden Belägen verunreinigten Oberflächen in den Bereich des mit Reinigungsflüssigkeit getränkten Materials kommen. Die Reinigungsflüssigkeit ist vorzugsweise so eingestellt, die Oberfläche der Hüllrohre unter Betriebsbedingungen zu benetzen und zumindest für eine begrenzte Zeit benetzt zu halten, so daß die Bildung neuer Beläge schon im Ansatz verhindert werden kann.
Vorteilhaft sind alle Bauelemente aus säure- und korrosionsbeständigen Werkstoffen gefertigt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Figur la:
Figur la:
Figur Ib:
Figur 2a, b:
Figur 3a, b:
Figur 4a, b
Figur 5:
Figur 6:
eine erste Ausführungsform mit ringförmigem Reinigungselement und Einspeisung in das Material in einem Querschnitt von der Seite;
die Ausführungsform gem. Figur la in einer Stirnansicht;
eine zweite Ausführungsform mit seitlich neben dem Material angeordneten Stützscheiben in Ansichten gem. Figur la und b;
eine Ausführungsform mit Einspeisung der Reinigungsflüssigkeit in einen offenen Ringraum neben dem Material in Ansichten gem. Figur la und b;
die Ausführungsform gemäß Figur 3 mit einem geschlossenen Ringraum in Ansichten gem. Figur la und b;
eine Ausführungsform ähnlich Fig. 2b mit leicht trennbarer Flüssigkeitszufuhr; sowie
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen UV-Bestrahlungsvorrichtung
mit einer Anzahl
mit einer Anzahl
von Lampeneinheiten und simultan zu betätigenden Reinigungselementen.
In der Figur 1 ist ein Reinigungselement 1 einer erfindungsgemäßen UV-Bestrahlungsvorrichtung in einem Querschnitt von der Seite (Figur la) sowie in einer Stirnansicht (Figur Ib) dargestellt.
Das Reinigungselement 1 umfaßt einen Ring 2 aus einem relativ festen, schaumartigen Material mit offenporiger Struktur, der ein Hüllrohr 3 einer (nicht dargestellten) Lampeneinheit ringförmig umgibt. Eine Zuleitung 4 ist mittig am äußeren Umfang des Rings 2 angeschlossen und steht mit dem schaumartigen Material des Rings 2 in Verbindung. Über die Zuleitung 4 kann eine Reinigungsflüssigkeit 5 in das offenporige Material des Rings 2 eingespeist werden. Der Ring 2 ist an seinen Stirnseiten 6 und seiner äußeren Umfangsflache 7 mit einer geschlossenen Oberfläche versehen, wie sie entweder bei der Fertigung des Rings 2 in einer Form stehen oder wie sie nachträglich durch Versiegelung erzeugt werden können. Lediglich an seiner dem Hüllrohr 3 zugewandten inneren Umfangsflache 8 ist der Ring 2 offenporig.
Im Betrieb wird über die Zuleitung 4 die Reinigungsflüssigkeit 5 in das Material des Rings 2 eingespeist, von wo es in Richtung auf das Hüllrohr wandert. Durch die geschlossenen Oberflächen der Stirnseiten 6 und der äußeren Umfangsflache 7 kann die Reinigungsflüssigkeit nicht austreten. Es baut sich folglich ein gewisser Druck auf.
Wird nun der Ring 2 durch nicht näher dargestellte Betätigungsmittel entlang der Längsachse des Hüllrohres hin und her bewegt, was durch den Doppelpfeil 10 der
Figur la angedeutet ist, so wird zum einen die Reinigungsflüssigkeit 5 auf die Oberfläche des Hüllrohres 3 aufgetragen, wo sie (beispielsweise in Gestalt von Phosphorsäure) beginnt, die mineralischen Beläge, z. B. Calcit- und Eisenverbindungen, aufzulösen. Die mechanische Einwirkung des Rings 2 auf die Hüllrohroberfläche unterstützt diesen Reinigungsvorgang. Eine mehr oder weniger vollständige Abdichtung sowie eine gewisse Verschleißkompensation sind dadurch gewährleistet, daß der Ring 2 elastisch an dem Hüllrohr anliegt.
Die Figur 2 zeigt in Darstellungen ähnlich Figur la und Ib eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Stirnseiten 6 des Ringes 2 sind dabei mit Stützscheiben 11 versehen, die für den Eingriff mit einer mechanischen Betätigungsvorrichtung 12 vorgesehen sind. Die Stützscheiben 11 verhindern eine Verformung des Rings 2 bei Betätigung in Richtung der Längsachse des Hüllrohres 3.
In der Figur 3 ist bei 3a und 3b wiederum in Darstellungen gemäß Figur la und Ib eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der der Ring 2 seitlich von Stützhülsen 15 umgeben ist, die koaxial zum Ring 2 und in einem Abstand von der Hüllrohroberfläche angeordnet sind. Die Stützhülsen 15 enthalten Anschlußleitungen 16, über die die Reinigungsflüssigkeit 5 in einen ringförmigen Zwischenraum 17 zwischen der Oberfläche des Hüllrohres 3 und der inneren Oberfläche der Stützhülse 15 eingespeist werden kann.
In der Praxis wird das insgesamt beschriebene Reinigungselement durch (hier nicht dargestellte) Antriebsmittel in Richtung des Doppelpfeils 10 auf dem Hüllrohr 3 hin und her bewegt. Dabei wird vorzugsweise in den jeweils voreilenden Ringspalt 17 die Reinigungsflüssigkeit 5 eingespeist. Der erste Kontakt der Reinigungsflüssigkeit 5 mit der verunreinigten Oberfläche des Hüllrohres 3 erfolgt dann ohne Einwirkung des Rings 2. Sobald jedoch die Oberfläche des Hüllrohres 3 mit der Reinigungsflüssigkeit 5 in Kontakt gekommen ist, folgt der nacheilende Ring 2 und unterstützt die Reinigungswirkung der Reinigungsflüssigkeit 5 durch mechanische Einwirkung.
Die mechanische Unterstützung der Reinigungswirkung wird begünstigt, wenn der Ring 2 aus einem Vlies, Gewebe oder Gestrick gefertigt ist, das unter einer gewissen Vorspannung an dem Hüllrohr 3 anliegt. Hierbei ist ein selbstschmierendes und/oder korrosionsbeständiges Kunststoffmaterial, beispielsweise PTFE, vorteilhaft.
Die Figur 4 zeigt in ihren Teilen 4a und 4b wiederum eine Reinigungsvorrichtung 1 entsprechend den Darstellungen der Figuren 3a und 3b. Bei dieser Reinigungsvorrichtung ist der Ringraum 17 an seiner von dem Ring 2 entfernt liegenden Außenseite mit einem umlaufenden Dichtungsoder Abstreifring 20 ganz oder zumindest im wesentlichen verschlossen. Die Reinigungsflüssigkeit 5 kann bei dieser Ausführungsform nur mit geringen Leckraten aus dem Ringspalt 17 entweichen, so daß eine kleinere Förderrate für die Reinigungsflüssigkeit 5 gewählt werden kann als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3a und 3b. Falls ein Abstreifring 20 gewählt wird, werden auch die leicht entfernbaren Verschmutzungen unterstützt, bevor die
Wirkung der Reinigungsflüssigkeit 5 und des Ringes 2 einsetzt. Wirkung und Lebensdauer der Reinigungsvorrichtung werden so erhöht.
In der Figur 5 ist ein Reinigungselement 1 dargestellt, das mit dem Hüllrohr 3 gemeinsam seitlich aus einer klammerartigen Halterung 23 entnommen werden kann. Hierbei verbleibt die Zuleitung 4 an der Klammer 23 und wird von dem Ring 2 getrennt. Bei einem Wiedereinsetzen des Hüllrohres 3 und des Reinigungselements 1 in die Klammern wird die Zuleitung ebenfalls wieder in den Ring 2 eingeführt und stellt die nötige Verbindung für die Zufuhr von Reinigungsflüssigkeit her.
Die Figur 6 zeigt schließlich eine erfindungsgemäße UV-Bestrahlungsvorrichtung für Abwässer mit einem Rahmen 20, der an vertikal angeordneten Trägern 21 eine Anzahl von parallel ausgerichteten, länglichen Hüllrohren 3 mit darin liegenden UV-Strahlern 22 trägt.
Die Hüllrohre 3 tragen jeweils zwei Reinigungselemente der in Fig. 5 dargestellten Bauart, das ringförmig auf dem Hüllrohr sitzt. Die Reinigungselemente 1 werden von den Klammern 23 einer rechenartigen Antriebseinheit 24 gehalten. Die Antriebseinheit 24 selbst wird über (nicht dargestellte) Verbindungsmittel von einem pneumatischen Aktuator 25 in Abhängigkeit von einer Steuerung 26 betätigt, so daß die Reinigungselemente 1 in Längsrichtung der Hüllrohre 3 hin und her bewegt werden.
Die Reinigungselemente 1 sind weiter über eine in dieser Darstellung nicht erkennbare Zuleitung 4 miteinander verbunden, die fest an dem Antriebselement 24 befestigt ist. Eine flexible Schlauchleitung 28 versorgt die Zuleitung 4 mit Reinigungsflüssigkeit 5, die wiederum aus
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einer Dosier- und Vorratseinheit 29 zugeführt wird. Die Dosier- und Vorratseinheit 29 wird ebenfalls in Abhängigkeit von der Steuerung 26 betätigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Lampeneinheiten mit ihren äußeren Hüllrohren 3 in seitlich offenen Klammern 30 gehalten, so daß sie quer zur Längsrichtung der Hüllrohre 3 von dem Rahmen 2 0 abnehmbar sind.
Entsprechend sind auch die Halteelemente 23 der Reinigungselemente 1 seitlich offen, so daß die Reinigungselemente 1 mit den Hüllrohren 3 von dem Rahmen 20 abgenommen werden können. Dabei können die Zuleitungen 4 von den Reinigungselementen 1 ohne weiteres getrennt werden, wenn sie beispielsweise mit einem konischen, düsenartigen Kopf in eine entsprechende Ausnehmung an der Außenseite des Reinigungselements 1 eingreifen. Wenn das Reinigungselement 1 mit einem schaumartigen Ring mit äußerer, geschlossener Oberfläche entsprechend den Figuren la und 2a versehen ist, so kann die Zuleitung 4 auch in einer Art Kanüle enden, die in jeder Stellung des Reinigungselementes 1 die äußere Oberfläche sicher durchdringt und die Reinigungsflüssigkeit in das offenporige Innere des Rings 2 einspeist. Die hierbei entstehenden Durchdringungen der äußeren geschlossenen Oberfläche des Rings 2 werden beim Abnehmen des Rings von der Kanüle zum einen zumindest im wesentlichen wieder verschlossen. Zum anderen ist das Abnehmen und erneute Aufsetzen in der Praxis relativ selten erforderlich, so daß während der Lebensdauer eines Reinigungselements 1 nur wenige solcher Vorgänge erforderlich sind, die zu vernachlässigbaren Öffnungen in der äußeren Oberfläche führen.
Insgesamt ergibt sich ein Reinigungssystem von hoher Wirksamkeit und Zuverlässigkeit. Auch bei hartnäckigen oder schnell anwachsenden Belägen, wie sie bei Abwässern mit hohem Gehalt an Kalkbildnern zu erwarten sind, wird eine zuverlässige Reinigung der Oberflächen gewährleistet. Zudem ist das System durch die im Zusammenhang mit Figur 5 beschriebene Halterung der Lampeneinheiten und der Reinigungselemente 1 mit sehr geringem Aufwand zu warten.
Claims (11)
1. UV-Bestrahlungsvorrichtung für die Behandlung von Abwasser
1. mit einer Anzahl von Lampeneinheiten, die jeweils eine Strahlungsquelle und ein die Strahlungsquelle umgebendes Hüllrohr aufweisen, wobei die Lampeneinheiten im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sind,
- mit einer Reinigungsvorrichtung, die die Hüllrohre (3) ringförmig umgebende Reinigungselemente (1) aufweist, wobei jedem Hüllrohr (3) wenigstens ein Reinigungselement (1) zugeordnet ist und die Reinigungselemente (1) von wenigstens einer Antriebseinheit in Längsrichtung der Hüllrohre (3) verschiebbar sind, sowie
- mit einer Vorrichtung (4) zur Zuführung von Reinigungsflüssigkeit (5) zu den Reinigungselementen (1), dadurch gekennzeichnet, daß
- die Reinigungselemente (1) einen Ring (2) aus einem flüssigkeitsdurchlässigen Material aufweisen, dessen Innenfläche an dem Hüllrohr (3) anliegt und daß
- die Reinigungsflüssigkeit (5) in das Material eingespeist wird.
2. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material schwammartig mit offenporiger Struktur ist.
3. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein Fasermaterial ist.
4. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in den nicht mit dem Hüllrohr (3) in Kontakt stehenden Bereichen seiner Stirnseiten (6) und seiner Außenfläche (7) eine geschlossene Oberfläche aufweist.
5. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungselemente (1) in Längsrichtung des Hüllrohrs (3) neben den Stirnseiten (6) des Materials angeordnete Stützmittel (11), insbesondere Kunststoff- oder Metallscheiben aufweisen, die einer Verformung des Materials bei Betätigung der Reinigungselemente (1) entgegenwirken.
6. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung der Reinigungsflüssigkeit (5) aus wenigstens einem fest installierten Vorratsbehälter mittels flexibler Schlauchleitungen (16) erfolgt.
7. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung der Reinigungsflüssigkeit (5) aus dem Vorratsbehälter mittels Überdruck in dem Vorratsbehälter erfolgt.
8. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung der Reinigungsflüssigkeit (5) unmittelbar in das Material erfolgt.
9. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material an seinen Stirnseiten (6) zumindest abschnittsweise eine offene Oberfläche (17) aufweist und die Einspeisung der Reinigungsflüssigkeit (5) mittelbar über den Stirnseiten (6) zugeordnete Düsen in das Material erfolgt.
10. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungselemente (1) den Stirnseiten (6) benachbarte Abstreifringe (20) aufweisen.
11. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsflüssigkeit (5) dazu eingerichtet ist, die Oberfläche der Hüllrohre (3) unter Betriebsbedingungen zu benetzen und zumindest für eine begrenzte Zeit benetzt zu halten.
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