Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur UV-Bestrahlung eines strömenden Mediums, insbesondere zur Desinfektion von Wasser, mit einer ein Lampenrohr aufweisenden, UV-Strahlung und längerwelliges (sichtbares) Licht emittierenden Gasentladungslampe und einem das strömende Medium führen- den und von dem Lampenrohr trennenden Leitrohr.

Die DE-A 10 201 1 102 687 offenbart eine Vorrichtung zur Überwachung und Steuerung von Wasserdesinfektionsanlagen mit wenigstens einem in einem Kanal angeordneten Breitband-UV-Strahler, der in einem UV-transparenten Hüllrohr angeordnet ist und so keinen direkten Kontakt zu dem Wasser hat. Um eine vorgegebene Entkeimungsleistung zuverlässig zu erreichen, wird dort eine Regeleinrichtung umfassend einen Sensor mit einem Empfindlichkeitsmaximum für UV-Strahlung in einem Wellenlängenbereich zwischen 200nm und 240nm vorgeschlagen. Als problematisch hat sich bei solchen Wasserdesinfektionsanlagen die Begünstigung von Algenwachstum in einigem Abstand zu dem UV-Strahler herausgestellt.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weiter zu entwickeln und Maßnahmen anzugeben, womit eine gezielte UV-Behandlung eines strömenden Mediums ohne nachteilige Effekte, insbesondere unter Vermeidung von Algenbildung möglich wird. Neben der Trinkwasserbehandlung kommen auch andere strömende Medien in Betracht, beispielsweise fließfähige Nahrungsmittel (Getränke), die unter der Einwirkung von UV-Strahlung entkeimt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, das Verhältnis von keimreduzierender UV-Strahlung und emittiertem längerwelligen Licht im Hinblick auf eine Unterdrückung von Algenwachstum zu optimieren. Dementsprechend wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zwischen dem Lampenrohr und dem Strömungspfad ein Interferenzfilter angeordnet ist, das für UV-Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich durchlässig und für längerwelliges bzw. sichtbares Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich undurchlässig ist. Diesen Maßnahmen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Verhältnis des Anteils von sichtbarem Licht und UV-Strahlung mit zunehmender Entfernung vom UV-Strahler in einem wasserbasierten Medium aufgrund dessen UV- absorbierender und lichtleitender Eigenschaft zunimmt. Dadurch reicht also das für das Algenwachstum förderliche sichtbare Licht in einem Durchflusspfad sehr viel weiter als die keim- und algenreduzierende UV-Strahlung. Durch die Unterdrückung des sichtbaren Lichts mittels des Interferenzfilters können solche nachteilige Effekte vermieden werden, ohne dass auf die mit hoher Intensität und Effizienz einsetzbaren Gasentladungslampen verzichtet werden müsste. Dadurch ist es auch möglich, bestehende Fließpfade beizubehalten, ohne Abschirmungen oder Umlenkungen einzubringen, die auch im Hinblick auf eine zusätzliche Pumpleistung nachteilig sind. Ein weiterer Vorteil der Filterbeschichtung kann darin bestehen, dass die Oberflächenhomo- genität verbessert wird, so dass ggf. weniger Fremdatome eindringen und auch die Verschmutzungsanfälligkeit reduziert wird.

Auch in herstellungstechnischer Hinsicht ist es von Vorteil, wenn das Leitrohr und/oder das Lampenrohr mantelseitig mit einer das Interferenzfilter bilden- den Beschichtung versehen ist. Grundsätzlich sind auch andere Konfigurationen möglich, beispielsweise der Einsatz eines Zwischenrohrs als Substrat für das Interferenzfilter. Denkbar ist es auch, dass mehrere UV-Strahler über den Umfang des Leitrohrs verteilt angeordnet sind, oder dass das Lampenrohr einen doppelwan- digen ringförmigen Querschnitt besitzt, in dessen Innenraum das Leitrohr angeordnet ist.

Eine weitere Verbesserung sieht vor, dass das Interferenzfilter als PVD- Beschichtung, insbesondere durch Sputterdeposition aufgebracht ist. Für die Medienführung ist es vorteilhaft, wenn das Leitrohr außen umströmt und das Lampenrohr in dem Leitrohr angeordnet ist, oder wenn das Leitrohr innen durchströmt und das Lampenrohr außerhalb des Leitrohrs angeordnet ist. Vorteilhafterweise reflektiert das Interferenzfilter das von der UV- Gasentladungslampe ausgestrahlte Licht in dem zweiten Wellenlängenbereich, wobei durch Rückreflektion in das Lampenrohr das Plasma einen erheblichen Teil der Strahlung unter Erhöhung der Lampenausbeute absorbieren kann, ohne dass es zu weiteren Reflektionen kommt.

Um die gewünschte Filtergüte in einem breiten Spektralbereich zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das Interferenzfilter durch eine Vielzahl von übereinanderliegenden optischen Dünnschichten, vorzugsweise mehr als 10 Dünnschichten gebildet ist. Dadurch kann auch Strahlung mit unterschiedlichen Einfallswinkeln effektiv gefiltert werden.

In diesem Zusammenhang ist es auch günstig, wenn das Interferenzfilter einen vielschichtigen Stapel abwechselnd bestehend aus HTC und S1O2- Schichten umfasst, wobei die Schichtdicken im Bereich von 50nm bis 140nm liegen. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der erste Wellenlängenbereich zwischen 240nm und 360nm, insbesondere zwischen 240nm und 340nm liegt. Durch die kurzwellige Bandkante können chemische Effekte vermieden werden, die zu unerwünschten Desinfektions-Nebenprodukten führen. Die langwellige Bandkante ergibt sich, um die gewünschte desinfizierende Wirkung möglichst wenig zu beeinträchtigen.

Eine weitere Verbesserung sieht vor, dass das Interferenzfilter in dem ersten Wellenlängenbereich mehr als 80%, vorzugsweise mehr als 90% der Strah- lung transmittiert, so dass die Lampenleistung möglichst effektiv genutzt wird.

Vorteilhafterweise umfasst der zweite Wellenlängenbereich zumindest den Spektralbereich zwischen 380nm und 580nm, so dass das Wirkspektrum der Photosynthese breitbandig beschränkt wird.

In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn das Interferenzfilter in dem zweiten Wellenlängenbereich eine (integrale) Lichtdurchlässigkeit von weniger als 30%, vorzugsweise weniger als 20% und besonders bevorzugt weniger als 10% besitzt.

Um die gewünschte UV-Strahlung mit hoher Intensität bereitstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die UV-Gasentladungslampe durch eine als Mitteldrucklampe ausgebildete, vorzugsweise mit einer elektrischen Anschlussleistung von mehr als 1 kW betreibbare Quecksilberdampflampe gebildet ist.

Für besondere Einsatzgebiete kann es auch von Vorteil sein, dass die UV- Gasentladungslampe durch eine als Niederdrucklampe ausgebildete Quecksilberdampflampe gebildet ist. Für die erforderliche UV-Durchlässigkeit und Temperaturstabilität ist es vorteilhaft, wenn das Leitrohr aus einem Quarzglasmaterial besteht. lm Hinblick auf eine möglichst effektive Anpassung an vorhandene Fließpfade ist es möglich, dass das Leitrohr quer oder längs zur Strömungsrichtung des zu bestrahlenden Mediums angeordnet ist. Vor allem für die Trinkwasserbehandlung ist es von Vorteil, wenn das Leitrohr in einem aus Edelstahl bestehenden, einen Einlass und einen Auslass für das Medium aufweisenden Durchflussreaktor angeordnet ist. Durch die Rückhaltung des sichtbaren Lichts können auch weitreichende Reflektionen an der Innenwand des Edelstahlreaktors vermieden werden, die ansonsten zu einem weit verteilten Algenwachstum führen könnten.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schemati- scher Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Durchflussreaktor zur Wasserdesinfektion enthaltend eine Gasentladungslampe und ein mit einem Interferenzfilter beschichtetes Leitrohr in einem Axialschnitt;

Fig. 2 eine alternative Anordnung der Gasentladungslampe mit umgeben- dem Leitrohr in einem Durchflussreaktor;

Fig. 3 einen Querschnitt der Gasentladungslampe mit umgebendem Leitrohr und einem Strahlengang in verschiedenen Wellenlängenbereichen;

Fig. 4 den spektralen Verlauf der Transmission des Interferenzfilters.

Der in Fig. 1 dargestellte Durchflussreaktor 1 dient zur Wasserdesinfektion mittels UV-Strahlung unter Vermeidung von Algenbildung. Hierbei durch- strömt das zu behandelnde Wasser 10 ein Edelstahlrohr 12, das einen Einlass 14 und einen Auslass 16 aufweist. In dem Edelstahlrohr 12 befinden sich ein Leitrohr 18 und eine Gasentladungslampe 20. Das Leitrohr 18 ist außen von dem zu behandelnden Wasser umströmt, während ein Lampenrohr 22 der Gasentladungslampe 20 konzentrisch oder ggf. achsparallel in dem Leitrohr 18 angeordnet ist. Die Elektroden 24, 26 der zweiendigen Gasentladungslampe 20 lassen sich über Stirnöffnungen des Leitrohrs 18 mit einem nicht gezeigten elektronischen Vorschaltgerät verbinden.

Die Gasentladungslampe 20 ist als Quecksilberdampflampe mit einer elektrischen Anschlussleistung von mehr als 1 kW ausgebildet. Im Betrieb kommt es in dem aus Quarzglas bestehenden Lampenrohr 22 zu einer Gasentla- dung mit Aussendung von UV-Strahlung und längerwelligem (sichtbaren) Licht. Während die UV-Strahlung zu einer Inaktivierung von Mikroorganismen in dem zu behandelnden Wasser führt, begünstigt das sichtbare Licht das Wachstum von Algen. Um letzteres zu vermeiden, ist das Leitrohr 18 an seinem Außenmantel mit einem Interferenzfilter 28 beschichtet, das in einem ersten Wellenlängenbereich (Durchlassbereich) für UV-Strahlung durchlässig ist, und das in einem zweiten Wellenlängenbereich (Sperrbereich) für längerwelliges bzw. sichtbares Licht undurchlässig ist. Zweckmäßig liegen der erste Wellenlängenbereich zwischen 240nm und 360nm, insbesondere zwischen 240nm und 340nm, während der zweite Wellenlängenbereich zumin- dest den Bereich zwischen 380nm und 580nm umfasst.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Durchflussreaktors 10 sind gleiche oder ähnlich Teile mit denselben Bezugszeichen wie vorstehend beschrieben versehen. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch, dass das Leitrohr 18 und die darin befindliche Gasentladungslampe 20 quer zur Strömungsrichtung des zu behandelnden Wassers angeordnet sind. Um dies zu ermöglichen, besitzt das wasserführende Edelstahlrohr 12 in seinem Zentralbereich seitliche Anschlussstutzen 30 für einen Querdurchgriff des Leitrohrs 18.

Wie in Fig. 3 illustriert, ist das auf den Außenmantel des aus einem Quarzglasmaterial 32 bestehenden Leitrohrs 18 vollumfänglich aufgebrachte Inter- ferenzfilter 28 für UV-Strahlung 34 durchlässig, während das von der Gasentladungslampe 20 emittierte sichtbare Licht 36 in das Lampenrohr 22 zurück reflektiert wird und dort in dem erzeugten Plasma zumindest teilweise absorbiert wird. Um das heiße Lampenrohr 22 freizuhalten, ist ein freier Zwischen- räum 38 innerhalb des Leitrohrs 18 vorgesehen.

Das Interferenzfilter 28 kann schichtweise durch Sputterdeposition auf das Quarzglassubstrat 32 aufgebracht werden. Dabei wird ein vielschichtiger Stapel von beispielsweise 70 Dünnschichten gebildet, die abwechselnd aus Hafniumdioxid und Siliziumdioxid bestehen und eine für die gewünschte Mehrfachinterferenz geeignete, jeweils im Bereich von 50nm bis 140nm an- gepasste Schichtdicke aufweisen.

Fig. 4 zeigt eine Filterkurve eines solchen Interferenzfilters 28, wobei der Transmissionsgrad T über der aufsteigenden Wellenlänge der unter einem Einfallswinkel von 0° auftreffenden, unpolarisierten elektromagnetischen Strahlung aufgezeichnet ist. In dem ersten Wellenlängenbereich 40 (240nm - 360nm) wird mehr als 90% der UV-Strahlung transmittiert, also durch das Interferenzfilter 28 durchgelassen. In dem zweiten Wellenlängenbereich 42 (380nm - 580nm) wird integral gesehen deutlich weniger als 10% des Licht transmittiert, wobei nur zwei schmale Quecksilberlinien weniger stark unterdrückt werden. Dieses Licht wird überwiegend reflektiert, so dass zusätzlich Strahlungsleistung in das Plasma der Gasentladungslampe 20 eingebracht wird.