DE2116481A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR. I. MAAS

D R. V/. P F E I F F E R

DR-F-VOITHENLEiTNER

8 MÜNCHEN 23
UNGERERSTR. 25 - TEL. 39 02 36

Case OLP 1029
1035

Controlex Corporation of America, Fields Lane, Croton Falls, New York, V.St.A,

Verfahren und Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten mit Strahlen aus einer Strahlenquelle.

Es sind Vorrichtungen zum Bestrahlen von Flüssigkeiten bekannt, in denen diese zum Beispiel infraroten oder ultravioletten Strahlen ausgesetzt werden. Es ist be- "

kannt, eine pathogene Organismen enthaltende Flüssigkeit durch Bestrahlung mit ultravioletten oder infrarroten Strahlen zu desinfizieren. Vorrichtungen wurden für diesen Zweck gebaut.

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In einer bekannten Vorrichtung wird eine ultraviolette Strahlung erzeugende Lampe direkt in die zu desinfizierende Flüssigkeit getaucht. Ein Nachteil dieser . Vorrichtung ist die Verminderung der Wirkung der ultravioletten Strahlen, die dadurch bedingt ist, daß die Lampe durch die durch die Vorrichtung fließende Flüssigkeit gekühlt wird. Wenn die Flüssigkeit Wasser oder eine andere aufgelöste Mineralien enthaltende Flüssigkeit ist, setzt sich ein mineralisches Sediment aus der Flüssigkeit auf der Lampenoberfläche ab und bildet auf dieser einen Belag. Der zunehmende Belag vermindert die Wirkung der ultravioletten Strahlen zunehmend durch Absorption eines Teils der Strahlen und Verhinderung des Durchgehens der Strahlen in die Flüssigkeit. Der Belag muß periodisch entfernt werden, wofür bereits Vorrichtungen gebaut wurden.

In einer anderen bekannten Vorrichtung ist die Ultraviolettlampe in einem Gehäuse eingeschlossen oder sonst körperlich von der Flüssigkeit, die durch die Lampe bestrahlt wird, durch Brennschicht getrennt. Bei dieser Vorrichtung werden zwar die Schwierigkeiten, die durch das Abkühlen der Lampe entstehen, vermieden, es setzen sich jedoch auf der Schutzschicht oder allgemein der Trennschicht in der Flüssigkeit gelöste Materialien ab und bilden darauf einen Belag, der die Wirkung der Strahlen vermindert und ein unerwünschtes Reinigen des Gehäuses von Zeit zu Zeit erfordert. Darüberhinaus absorbiert die Schutzschicht selbst die Strahlen und beeinträchtigt damit deren Wirksamkeit.

Bei vielen ultraviolettes Licht erzeugenden Strahlungsvorrichtungen hat der oben beschriebene Wirkungsverlust eine Einschränkung der Verwendungsmöglichkeit der Vorrichtung bei Flüssigkeiten mit verhältnismäßig kleinen Strahlungsabsorptionskoeffizienten zur Folge, wie zum

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Beispiel bei klaren Flüssigkeiten oder Flüssigkeiten mit geringem oder gar keinem Feststoffgehalt. Da diese Vorrichtungen oft relativ tiefe Flüssigkeitsschichten bestrahlen müssen und die Wirksamkeit der Strahlen umgekehrt proportional zur Dicke der bestrahlten Flüssigkeit ist, ist es wiederum erforderlich, nur Flüssigkeiten mit kleinem Absorptionskoeffizxenten zu verwenden, so daß die Strahlung wirksam ausgenutzt wird, zum Beispiel ein Wasserdesinfektionsgerät.

In einigen Vorrichtungen müssen Mittel zum Rühren der Flüssigkeit während des Bestrahlens oder großbauende Leitplatten oder anderen Vorrichtungen vorgesehen wer- ™

den, die einen kreisförmigen oder geschlungenen Weg für die Flüssigkeit beim Durchgang durch die Strahlenzone erzwingen.

Zur Beseitigung dieser Nachteile werden bei einem Verfahren nach der Erfindung verunreinigte Flüssigkeiten durch Bestrahlen der Flüssigkeiten mit einer Strahlenquelle desinfiziert·, wobei ein freifallender Flüssigkeitsstrom gebildet wird, der im Abstand von einer nichtummantelten Strahlenquelle herabfällt und auf diese Weise der Strahlung ausgesetzt wird.

Bei einer Vorrichtung zur Desinfektion verunreinigter Flüssigkeiten nach der Erfindung durch Bestrahlen dieser Flüssigkeit mit einer Strahlenquelle sind Leitungen für diese Flüssigkeit vorgesehen, die die Flüssigkeit zu einem freifallenden Strom formieren, wobei eine für sich bekannte nichtummantelte Strahlenquelle im Abstand von dem freifallenden Strom angeordnet ist, deren Strahlung der Flüssigkeitsstrom ausgesetzt wird.

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Dadurch, daß die Strahlenquelle in einer Vorrichtung nach der Erfindung nicht in eine Flüssigkeit eingetaucht oder in sonstiger Weise mit einer Flüssigkeit, die bestrahlt werden soll, in Berührung kommt, werden die Wirkungsverluste der Strahlung vermieden, die durch in die Kühlung der Strahlenquelle einerseits und die Bildung von unerwünschten Ablagerungen auf der Außenfläche der Strahlenquelle nach"dem Stande der Technik bedingt sind. Weiter ist durch den Abstand des Flüssigkeitsstroms und der Strahlenquelle kein Mantel oder eine sonstige körperliche Trennung zwischen der Strahlenquelle und der Flüssigkeit erforderlich, so daß kein Wirkungsverlust der Strahlung auftritt.

Insbesondere bei Verwendung eines dünnen Flüssigkeitsstromes, der mit der Strahlenquelle keinen Berührungskontakt hat und von dieser nur durch Luft oder ein anderes Gas getrennt ist, wird die Strahlenquelle weder in die Flüssigkeit eingetaucht, noch ist auf der Strahlenquelle eine Fläche vorhanden, auf der Mineralien oder andere in der Flüssigkeit vorhandene Bestandteile sich ablagern können und eine Sperrschicht zwischen der Strahlenquelle und der Flüssigkeit bilden. Da die Flüssigkeit die Form einer dünnen Schicht annimmt, wird die Strahlungswirkung in der Flüssigkeit so gesteigert, daß nicht nur eine geringere Strahlenstärke erforderlich ist, sondern auch der Wirkungsgrad erhöht wird, so daß Flüssigkeit mit verhältnismäßig hohem Absorptionskoeffizienten von den Strahlen wirkungsvoll durchdrungen werden können. Dadurch können farbige Flüssigkeiten, unreine Flüssigkeiten und Flüssigkeiten, die gelöste oder feinverteilte freischwebende Substanzen enthalten, in der Vorrichtung wirkungsvoll behandelt werden. Durch das Vorhandensein einer Gasatmosphäre zwischen der Strahlenquelle und dem Flüssigkeitsstrom kann darüberhinaus ein Sauerstoff enthaltender Dampf, zum Beispiel

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Luft oder Sauerstoff, in die Vorrichtung eingeleitet werden und sowohl mit den Strahlen aus der Strahlungsquelle wie auch mit der Flüssigkeit in Berührung kommen, so daß auf diese Weise die Umsetzung des Sauerstoffs in Ozon zumindest bei Behandlung mit ultravioletten Strahlen bewirkt wird. Hierdurch werden Mittel für die Oxydierung unerwünschter organischer Moleküle in die Flüssigkeit in weniger schädlichen Formen gebracht. Das Vorhandensein von Sauerstoff in der Vorrichtung kann im Falle eines Desinfektions- oder Abwasserbehandlungsverfahrens auch zumindest einen Teil des biochemischen Sauerstoffbedarfs für die Flüssigkeit liefern, die durch die Vorrichtung läuft. In jedem Λ

Fall wird der bestrahlte Flüssigkeitsstrom in einem Behälter am Boden der Vorrichtung gesammelt und von hier entfernt. Außer für die Desinfektion verunreinigter Flüssigkeiten mit ultravioletter Strahlung, wie zum Beispiel Abwasser oder Schwimmbeckenwasser, ist die Vorrichtung nach der Erfindung auch für jeden Zweck verwendbar, der eine wirkungsvolle Bestrahlung einer Flüssigkeit erfordert. Zum Beispiel eignet sich die Vorrichtung ausgezeichnet für die kontinuierliche Bestrahlung einer Flüssigkeit mit infraroten Strahlen, die eine oder mehrere Bestandteile enthält, zum Zweck der Katalysierung einer chemischen Reaktion oder zur ^

Desinfektion der Flüssigkeit. Im allgemeinen werden ultraviolette Strahlen für die Desinfektion wegen ihrer relativ einfachen Anwendung bevorzugt.

Es ist ein großer Vorteil der Erfindung, daß es nicht nötig ist, die Flüssigkeit zu rühren, um diese längs einer kreisförmigen oder geschlungenen Bahn durch die Strahlenzone zu leiten.

Unter dem Ausdruck "Flüssigkeitsstrom" wird Flüssigkeit in jeder Form verstanden, die eine dünne Schicht

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oder einen dünnen Film für die auffallenden Strahlen bildet. Dieser Ausdruck schließt einen kontinuierlichen Flüssigkeitsfilm, unterbrochene oder abschnittsweise Flüssigkeitsfilme sowie mit Kohlensäure durchsetzte Flüssigkeitsströme ein, wie diese besonders aus Düsen ausfließen.

Unter dem Begriff "Strahlenquelle ^! wird allgemein jede Einrichtung zum Erzeugen von Strahlen verstanden, mit denen der Flüssigkeitsstrom bestrahlt wird. Solche Strahlenquellen sind zum Beispiel ultraviolette und infrarote Strahlen erzeugende Quellen.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsv/eise erläutert.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.

Figur 2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie II-II in Figur 1, wobei nur die Düsenanordnung der Vorrichtung zu sehen ist.

Figur 3 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Figur 2.

Figur 4 zeigt eine Teilansicht der äußeren Haube der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung, wobei die Einrichtungen zum Zuführen von Sauerstoff in die Vorrichtung zu sehen sind.

Die Figuren 5 und 6 zeigen Teilschnitte der in Figur dargestellten Vorrichtung, die die Einrichtungen zum

wirksamen Kontaktieren der Flüssigkeit mit Sauerstoff darstellen.

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In den Figuren 1 bis 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung für die Bestrahlung eines dünnen, freitragenden Flüssigkeitsstroms gezeigt. Wie insbesondere in Figur 1 dargestellt, weist die Vorrichtung eine untere zylindrische Auffangkammer 10 auf, die die bestrahlte Flüssigkeit 10a aufnimmt und sammelt, bevor sie aus der Vorrichtung durch die Auslaßleitung austritt, die mit dem Inneren der Kammer 10 kommuniziert. Auf der Kammer 10 liegt ein mit dieser durch eine Befestigungsvorrichtung 12 fest verbundener Deckel oder Haube 13 mit kegelstumpfförmigen Wänden 13a auf, die sich mit zunehmendem Abstand von der Kammer 10 verjüngen und den oberen Teil der Vorrichtung einschließen. M

Fest mit der Bodenfläche oder Sohle 14 der Kammer 10 ist ein hohles Gehäuse 15 verbunden, durch das die Flüssigkeitszuleitung 16 und das elektrische Kabel 17, das die Strahlenquelle mit Strom versorgt, eingeführt werden.

Die Zuleitung 16 verläuft horizontal durch den Hohlraum 15a des Gehäuses 15, bis es mit der Unterseite einer langen sich in axialer Richtung erstreckenden Zuleitung 18 kommuniziert, die den zu der Düsenanordnung 19 einlaufenden Flüssigkeitsstrom am oberen Ende der Vorrichtung leitet. Der Boden 20 der Leitung 18 f

liegt auf der Oberseite einer gelochten runden Grundplatte 21 auf, die innerhalb der runden Aussparung 22 in dem Boden 14 der Kammer 10 angeordnet und mit Schrauben 23 befestigt ist. Die Leitung 18 ist mit ihrem unteren Ende 20 in die vertikale zylindrische Kammer 24 fest verbunden mit dem Gehäuse 15 eingesetzt. Die vertikale Kammer 24 kommuniziert mit der horizontalen Kammer 15a.

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Die Düsenanordnung 19 weist einen zylindrischen Block mit einer vertikalen Axialbohrung 26 auf. Wie am besten in Figur 3 dargestellt, ist an der Basis der Bohrung eine Gegenbohrung 27 vorgesehen, die eine Randnut 28 aufweist, in die ein O-Ring 29 oder eine andere geeignete Dichtung einsetzbar ist, die eine Abdichtung zwischen der Leitung 18 und der Bohrung 26 bewirkt. Das obere Ende der Leitung 18 liegt an der Gegenbohrung 27 an.

Der Block 25 enthält weiter mehrere im gleichen Abstand voneinander angeordnete nach oben schräg verlaufende Bohrungen 30, die mit der axialen Bohrung 26 kommunizieren und sich in vertikaler Richtung nach außen erstrecken. Diese Bohrungen leiten die Flüssigkeit von der Bohrung 26 zu der Außenfläche des Blockes 25. Der Block 25 hat weiter mehrere vertikale Bohrungen 31, von denen jede, wie am deutlichsten in Figur 3 zu sehen, eine Gegenbohrung 32 aufweist, die eine obere vertikale Kammer 33 bildet, welche mit der Bohrung kommuniziert. Die Kammer 33 enthält eine übliche elektrische Fassung 34, die die Stecker 35 von Ultraviolettlampen 36 aufnimmt, die sich nach oben durch die Bohrung 33 erstreckt.

Die Düsenanordnung 19 weist weiter eine auf den Kopf gestellte hohle praktisch kegelstumpfförmige Schale 40 auf, deren Rand 41 die zylindrische Oberfläche 42 des Blockes 25 umgibt und nach innen zu der Oberfläche 42 von dem Boden 43 der Schale 40 aus sich verjüngt. Die äußere Fläche 42 des Blocks 25 und die innere Fläche 44 der Wand 41 der Schale bilden eine Kammer 45 mit konischer Ringkonfiguration, die mit den sich in radialer Richtung erstreckenden Bohrungen 30 des Blockes 25 kommuniziert. Die Kammer 25 nähert sich unten einem dünnen Ringspalt 46, aus dem die Flüssigkeit, die in die Kammer 45 durch die

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Bohrungen 30 geleitet wird, in Form eines ringförmigen freifallenden dünnen Stromes 47 (siehe Figur 1) herabfällt, der durch die Strahlenzone 48, welche von den Lampen 36 erzeugt wird, fällt. Am Boden des Blocks 25 befindet sich ein vorstehender Ringrand 46a, der den ringförmigen Flüssigkeitsstrom 47 in radialer Richtung von der Düsenanordnung 19 nach außen umlenkt, um eine physikalische Trennung des Stromes 47 von den Lampen zu gewährleisten. Der Strom 47 fällt frei unter dem Einfluß der Schwerkraft im Abstand von den Lampen 26 herunter, so daß die bestrahlte Flüssigkeit aus dem Strom 47 in die Aufnahmekammer IO tropft, wo sie gesammelt und dann durch die Leitung 11 abgesogen wird. ^ Wenn die Atmosphäre in der H*ube 13 aus LUft oder Sauerstoff besteht, wird dar Strom 47 von den Lampen 36 durch einen Gasspalt 48a getrennt, dessen Breite sich in axialer Richtung der Vorrichtung, wie in Figur 1 dargestellt ist, variiert.

Die Schale 14 ist an dem Block mit Schrauben 49 befestigt und weist mehrere öffnungen 50 auf, die sich durch den Boden der Schale 40, wie am besten in Figur 3 dargestellt ist, erstrecken. Jede öffnung 50 kommuniziert mit der Kammer 33 des Blockes 25 und erlaubt eine Verbindung

des elektrischen Kabels 17 dem in der Kammer 33 ange- g

ordneten Lampensockel 34.

In den Figuren 1 und 3 ist zu sehen, daß innerhalb der Zuleitung 18 eine zweite koaxiale Leitung 60 vorgesehen ist, durch die das elektrische Kabel 17 zu den Fassungen 34 verläuft. Die Leitung 60 erstreckt sich an ihrem oberen Ende über das Ende der Leitung 18 hinaus und durch die Axialbohrung 61 des Teils 25. Die Bohrung 61 kommuniziert mit der Bohrung 26 des Blocks 25 und der sich in axialer Richtung erstreckenden Bohrung 62 der Schale 40 und endigt in einem Gewinde 63, das sich im

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Boden 43 der Schale 4O befindet. Wie am besten in Figur dargestellt, ist die Bohrung 61 oben mit einer Rille oder Nut 64 versehen, die einen O-Ring 65 oder eine andere geeignete Dichtung aufnimmt, wodurch das Ausfließen von Flüssigkeit aus der Bohrung 26 verhindert wird. Auf dem Ende 63 ist eine Mutter 66 aufgeschraubt, die am Boden der umgekehrten Schale 40 anliegt und die Leitung 60 fest in der vertikalen Bohrung 61 ausgerüstet hält» Das Kabel 17 tritt unten in die Leitung 6O ein« geht durch die gesamte Länge der Leitung 60 und tritt oben aus dieser Leitung aus, wo es durch Öffnungen 50 in der Schale 4O in die Kammern 33 des Blockes 25 eintritt und die elektrische Verbindung mit den Fassungen 34 bildet. Wie in Figur 2 gezeigt, sind eine ausreichende Anzahl von Kabeln 17 für den elektrischen Anschluß der Fassungen in der Vorrichtung vorgesehen.

Die Haube 13 hat an ihrem oberen Teil einen nach innen gerichteten Randvorsprung 7O, der so ausgebildet ist, daß er in eine kreisförmige Ausnehmung der Schale 4O paßt. Der Randvorsprung 7O hat eine Randmrt 73, die neben der Schale 40 liegt und elaon O-King 74 void eine andere Dichtung aufnimmt, und verhindert, daß die Flüssigkeit innerhalb dar Haube 13 mit den elektrischen Kabeln 17 in Berührung kommt.

Die Lampen 36 können eine oder mehrere ultraviolette Strahlung erzeugende Strahlungsquellen sein, wie z.B. Quecksilberdampflampen mit kalten Kathoden oder heißen Kathoden. Vorzugsweise werden mehrere O-fomnige Quecksilberdampflampen mit kalten Kathoden verwendet, die um die Leitung 18 verteilt sind, die, wie In den Zeichnungen dargestellt, innerhalb des Vorhangs 47 der freifallenden Flüssigkeit angeordnet sind. Bei einer anderen Ausführungsform können die Strahlenquellen außerhalb von und um den Flüssigkeitsstrom sowie im Abstand von diesem angeordnet sein« Die Lampen

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können eine Vielzahl geometrischer Konfigurationen haben, zum Beispiel können sie schraubenförmig oder dreiecksförmig sein, oder sie können eine Gruppe von geraden Rohren sein, die kegelstumpfförmig angeordnet sind.

Es ist bekannt, daß ultraviolette Strahlung wirksam zur Zerstörung von pathogenen Mikroorganismen in Flüssigkeiten und dadurch zur Desinfizierung von Flüssigkeiten verwendet werden können. Praktisch ist jede Wellenlänge der emittierten Strahlung, die in den ultravioletten Bereich fällt, für diesen Zweck ausreichend, obgleich es bekannt ist, daß eine maximale Wirkung einer Wellenlänge von etwa 2537 Angstrom erhalten wird.

Die Lampen 36 werden gewöhnlich auf eine Temperatur von etwa 40 Grad C (105 Grad F) plus oder minus 5,6 Grad C (10 Grad F) gehalten, um eine maximale Wirkung zu erhalten. Der Abstand zwischen den Lampen 36 und dem Flüssigkeitsstrom 47 kann stark variiert werden und hängt von mehreren Faktoren ab, zum Beispiel der Dicke des Flüssigkeitsstromes 47, der Intensität der verwendeten Strahlen der Lampen 36 und dem Absorptionskoeffizienten der "Flüssigkeit. Im allgemeinen ist ein Abstand von etwa 2,5 bis 16 cm (1 - 6") zwischen der Oberfläche der Lampen 36 und dem Flüssigkeitsstrom 47 erforderlich, wobei ein Abstand von etwa 6,4 cm bis 7,6 cm (2 1/2 3 1/3") bevorzugt wird. Abstände, die größer als 15 cm (6") sind, können natürlich verwendet werden, doch erfordern diese Abstände Lampen von stärkerer Intensität.

Die ultravioletten Strahlen werden praktisch senkrecht von den Lampen 36 abgestrahlt, so daß der Flüssigkeitsstrom 47 praktisch über die ganze vertikale Länge der Lampen der ultravioletten Strahlung ausgesetzt ist. Die

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Zeit, in der der Strom 47 der ultravioletten Strahlung ausgesetzt ist, ist eine Funktion der Lampenlänge und hängt von der Strahlungsintensität, dem Abstand zwischen den Lampen und der Flüssigkeit und der Eigenschaft der bestrahlten Flüssigkeit ab.

Die ultravioletten Lampen werden gewöhnlich erregt, indem sie an eine 110 Volt-Kraftquelle bei 75 angeschlossen werden, obgleich ein Widerstand oder Transformator an irgendeiner Stelle zwischen dem Stromanschluß und der Vorrichtung vorgesehen sein kann.

Um wirksamste Ergebnisse zu erhalten, wird der Flüssigkeitsstrom 47 so dünn wie möglich gehalten. Die Dicke des Flüssigkeitsstromes 47 wird durch einfaches Vergrößern oder Verkleinern des Ringes 46, aus dem die Flüssigkeit austritt, gesteuert. Je dünner der Stromgehalten wird, desto größer kann der Absorptionskoeffizient der Flüssigkeit, die wirksam behandelt werden soll, sein. Im allgemeinen wird es bevorzugt, dünne Ströme mit gefärbten Flüssigkeiten oder Flüssigkeiten zu verwenden, die suspendierte oder gelöste Feststoffe enthalten, da diese Flüssigkeiten gewöhnlicherweise große Strahlenabsorptionskoeffizienten aufweisen. Im allgemeinen werden Flüssigkeitsstromdicken zwischen etwa 1 mm und 2 mm bevorzugt.

Der Strom 47 wird weder gerührt noch auf einer kreisförmigen oder geschlungenen Bahn während seines- Durchlaufs durch die Strahlenzone geführt.

Es ist bekannt, daß bei Verwendung einer Wellenlänge der ultravioletten Strahlung von etwa 1849 Angstrom-Einheiten und bei Anwesenheit von Sauerstoff in der Haube 13 die ultraviolette Strahlung wenigstens einen Teil des Sauerstoffs in Ozon umwandelt, das zur Oxydation unerwünschter organischer Bestandteile in dem

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Flüssigkeitsstrom 47 verwendet werden kann. Wie aus Figur 1 ersichtlich, wird bei gewöhnlichem Betrieb immer etwas Sauerstoff im Inneren der Haube 13 sein, was durch die vorhandene Luft bedingt ist, so daß bei geeigneter Wellenlänge der verwendeten ultravioletten Strahlung der Flüssigkeitsstrom 47 sowohl dieser ultravioletten Strahlung als auch dem Ozon ausgesetzt wird. Zur weiteren Vergrößerung der Ozonzufuhr und/oder des Sauerstoffs, der in der Haube 13 zur Verfügung steht, sind die Wände 13a der Haube 13 mit einer Sauerstoffzuführungsleitung 80, wie zum Beispiel in Figur 4 dargestellt, versehen, durch die zusätzlicher Sauerstoff in Form von reinem Sauerstoff, Luft oder einem anderen sauerstoffhaltigen g Dampf in das Innere der Haube 13 injiziert wird.

Wie in Figur 4 dargestellt, erstreckt sich die Leitung 80 durch den Flüssigkeitsstrom 47 und über einen nach oben gerichteten Endteil der Leitung 80 bis nahe an die Ultraviolettlampen 36, so daß ein sauerstoffhaltiger Dampf in vertikaler Richtung nach oben in die Strahlenzone 48 geleitet wird. Das Ende 81 der Leitung 80 ist vorzugsweise neben den unteren Enden der Lampen 36 angeordnet, so daß der abgegebene Dampf der von den Lampen 36 emittierten Strahlung maximal ausgesetzt ist. Es ist für eine wirksamste Umwandlung von Sauerstoff zu Ozon vorteilhaft, daß "

das Abgabeende 81 der Leitung 80 in der Strahlzone und nicht außerhalb derselben angeordnet ist, was eine Zufuhr des sauerstoffhaltigen Dampfes durch den Flüssigkeitsstrom 47 erfordern würde, um diesen in die Strahlzone 48 eintreten zu lassen.

Die Haube 13 hat eine öffnung 82 (siehe Figur 1), in die ein Sieb 83 eingesetzt ist. Die öffnung 82 verhindert einen unerwünschten Druckaufbau in der Vorrichtung, insbesondere wenn Dampf durch die Leitung

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in die Haube 13 injiziert wird. Das Sieb 83 wirkt als Filter.

Die Haube 13 ist, was zwar nicht funktionsnotwendig ist, als Abschirmung für Personen in der Mähe der Vorrichtung gegen ultraviolette Strahlen ausgebildet und wird am besten aus einem Material hergestellt, das die ultravioletten oder andere Strahlen, die verwendet werden, reflektiert. Aluminium ist ein geeignetes Material für die Abschirmung gegen ultraviolette Strahlen. In gleicher Weise kann die Haube aus einem Kunststoff hergestellt werden, auf dessen Oberfläche sich eine metallische oder reflektierende Schicht befindet. Die Haube 15 kann auch aus rostfreiem Stahl hergestellt sein, der einen zusätzlichen Schutz gegen die Korrosionseinwirkungen von Ozon bildet.

Die geometrische Form der Haube 13 ist ohne besondere Bedeutung. Die unteren Teile der Haube können dazu verwendet werden, den Strom 47 der zu bestrahlenden Flüssigkeit zu sammeln, so daß das Verspritzen oder Verschmutzen der Oberfläche 10a der Auffangkammer so gering als möglich gehalten wird.

Um einen hohen Grenzflächenkontakt zwischen der in die Vorrichtung eingespeisten Flüssigkeit und der Gasatmosphäre in der Vorrichtung für einen innigen Kontakt zwischen der Flüssigkeit und der Gasatmosphäre zu erhalten, die ihrerseits am wirksamsten durch den Sauerstoff oder das Ozon in der Vorrichtung wird, wird die in den Figuren 5 und 6 dargestellte Vorrichtung verwendet (um entweder einen Teil des biochemischen Sauerstoffbedarfs der Flüssigkeit zuzuführen oder um unerwünschte anorganische Moleküle in der Flüssigkeit zu oxydieren). Wie in Figur 5 dargestellt, liegt ein Ring 97 mit einer runden öffnung 91 auf dem

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Rand 92, der·sich von der Wand der Kammer 10 nach
innen erstreckt. Das Sieb 90 ist über der Oberfläche der Flüssigkeit 10a in der Kammer 10 angeordnet. Ein fallender Flüssigkeitsstrom 47 kommt mit dem Sieb 90 in Berührung und bricht auseinander, so daß ein hoher Grenzflächenkontakt zwischen der gebrochenen Flüssigkeit und der Gasatmosphäre in der Vorrichtung gewährleistet wird.

In Figur 6 ist ein steifer perforierter Ringkorb 100 mit vertikalen Seitenwänden 101 dargestellt, der auf dem Rand 92 aufliegt. Der Korb enthält einen Füllstoff 102 mit hoher Oberfläche, zum Beispiel Rashig-Ringe, Pall-Ringe oder feinverteilte Kügelchen. Der %

Füllstoff wirkt in derselben Weise wie dies oben
für das Sieb 90 nach Figur 5 beschrieben wurde.

Das Sieb 90 oder der Füllstoff 102 kann an irgendeiner geeigneten Stelle von der Vorrichtung angeordnet sein.

Das Sammeln oder Zurückhalten von Flüssigkeit in der Kammer 10 wenigstens eine kurze Zeitdauer, bevor die Flüssigkeit aus der Vorrichtung durch die Leitung 11 entnommen wird, ist wünschenswert, da die Flüssigkeit dann in zusätzlicher Zeitdauer mit dem Sauerstoff

oder dem Ozon in der Vorrichtung in Berührung kommt, g

wodurch eine weitere Oxydation von organischer Materie in der Flüssigkeit ermöglicht wird und die Flüssigkeit ihren biochemischen Sauerstoffbedarf noch mehr decken

Die Vorrichtung nach dieser Erfindung eignet
sich besonders für die Behandlung von Flüssigkeiten, in denen freischwebende Substanzen enthalten sind,
wenn diese Substanzen genügend klein sind und den
wirksamen Betrieb der Vorrichtung nicht stören. Insbesondere dürfen die Substanzen den Ringschlitz 46
nicht verstopfen. _{1 09852/183g}

Die ultravioletten Strahlenquellen 36 können durch andere bekannten Strahlenquellen wie zum Beispiel infrarote Strahlenquellen ersetzt werden, so daß der Fallstrom 47 praktisch in der gleichen Weise wie im Fall der ultravioletten Bestrahlung behandelt wird. In diesem Fall wird die Haube 13 aus einem Material hergestellt, das gegen die entsprechende Strahlung abschirmt.

Der Flüssigkeitsstrom 47 muß nicht in senkrechter Richtung fallen, sondern kann auch in einer anderen Richtung ausströmen, vorausgesetzt, daß er einen Abstand zu der Strahlungsquelle einhält. Zum Beispiel kann die Vorrichtung, die in der Zeichnung dargestellt ist, aus der vertikalen Form gekippt und dennoch wirksam sein.

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Claims (18)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Bestrahlen von Flüssigkeiten mit Strahlen aus einer Strahlenquelle, dadurch gekennzeichnet, daß ein freifallender Flüssigkeitsstrom gebildet wird, der im Abstand von einer nichtummantelten Strahlenquelle fällt und dieser Flüssigkeitsstrom der Strahlung ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlenquelle eine an sich be- ä kannte ultraviolettes Licht oder infrarotes Licht erzeugende Strahlenquelle verwendet wird und das Sauerstoff in eine Zone zwischen dem freifallenden Strom und der Strahlenquelle zur Oxydierung schädlicher Substanzen in dem Flüssigkeitsstrom eingeleitet wird.

3. Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten mit Strahlen aus einer Strahlenquelle, gekennzeichnet durch Leitungen (18, 30, 45, 46), die die Flüssigkeit zu einem freifallenden Strom formieren, und λ durch eine an sich bekannte nichtummantelte Strahlenquelle 36, die im Abstand von dem freifallenden Strom so angeordnet ist, daß dieser Flüssigkeitsstrom der Strahlung ausgesetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle aus einer infraroten Strahlenquelle oder einer ultravioletten Strahlenquelle besteht.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen Behälter (10) zum Sammeln der Flüssigkeit aus dem freifallenden Strom/ in dem sich eine Abzugsleitung (11) zum Abziehen der gesammelten Flüssigkeit aus dem Behälter befindet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Strahlenabschirmung (13) , die die Strahlenquelle (36) und den Flüssigkeitsstrom umgibt und mit einem oberen Endabschnitt des Behälters (10) verbunden werden kann.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen eine axiale Bohrung (26) in einem zylindrischen Block (25) , eine sich in axialer Richtung erstreckende Beschickungsleitung (18) , die mit der axialen Bohrung kommuniziert, mehrere schräg geneigte sich in radialer Richtung erstreckende Bohrungen (30), die sich ebenfalls in dem Block befinden und mit der axialen Bohrung sowie der äußeren Fläche des Blockes kommunizieren, aufweisen, wobei die äußere Oberfläche mit einer kegelstumpfförmigen Wand (41) einer umgedrehten kegelstumpfförmigen am oberen Ende des Blockes befestigten Schale (40) eine Ringkammer bilden und wobei diese Kammer (45) unten in einen dünnen Ringspalt (46) verläuft, aus dem die Flüssigkeit als freifallender Ringstrom austritt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (25) mehrere vertikale Bohrungen (33) um und im Abstand von der axialen Bohrung (26) aufweist und in jedem dieser vertikalen Bohrungen eine Fassung (34) für die Ankupplung einer Strahlenquelle vorgesehen ist.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (40) eine Mittelöffnung (62) und mehrere Öffnungen (50) um und im Abstand von dieser Mittelöffnung aufweist, wobei jede dieser Öffnungen mit einer Fassung (34) in den vertikalen Bohrungen (33) des Blockes kommuniziert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine elektrische Zuführungsleitung (60) in der Flüssigkeitsleitung (18), die durch die Mittelöffnung in der Schale hindurchläuft und durch ein elektrisches Kabel (17), das in der elektrischen Leitung angeordnet Λ

ist und aus dem Teil, der sich durch die Schale erstreckt, austritt und durch jede dieser vertikalen Passagen in der Schale geführt ist und jede Fassung in den vertikalen Bohrungen des Blockes elektrisch anschließt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Block unterhalb der feinen Ringdüse einen Rand (46a) aufweist, der die aus der Ringdüse austretende Flüssigkeit in radialer Richtung ausleitet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle eine ultraviolette Strahlenquelle ist und daß Einrichtungen (80) vorgesehen sind, mit denen Sauerstoff in eine Zone zwischen der Strahlenquelle und der Flüssigkeitsströmung geleitet wird.

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13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12"~, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Strahlenquelle und der Flüssigkeitsströmung im Bereich von etwa 2,5 bis etwa 15 cm (1 - 16") liegt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle in einem Abstand innerhalb des Flüssigkeitsstroms angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrom eine Dicke von etwa 1 bis 2 mm hat.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (90 oder 102) vorgesehen sind, um eine große Grenzflächenberührung zwischen der Flüssigkeit und einer Gasatmosphäre in der Vorrichtung zu bewirken.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtungen aus einem Sieb bestehen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, insoweit dieser von den Ansprüchen 5 bis 15 abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb über dem Flüssigkeitsniveau in dem Behälter angeordnet ist.

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