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Title:
UV DISINFECTION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/048274
Kind Code:
A1
Abstract:
The UV disinfection device comprises a cross-flowable treatment chamber (10) with at least one treatment module (14,14',14 ) consisting of a plurality of UV lamps (22) which are respectively arranged in a protective tube (20) and the protective tubes (20) are maintained in a frame (16). The treatment chamber (10) comprises an inlet and an outlet. The UV lamps (22) with the protective tubes are oriented axially in the direction of flow inside the treatment chamber. The UV lamps are connected to a feeder device (32) and the frame (16) comprises a cleaning device (26) for cleaning the surfaces of the protective tubes (20). The UV disinfection device comprises an arrangement of W lamps and/or control elements (38) which keep the UV radiation dose, which is impinged upon the flowing liquid, constant over the entire cross-flowable cross-section of the treatment chamber.

Inventors:
SIEF ROLF (DE)
KOLCH ANDREAS (DE)
RIEPE JENS (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/003900
Publication Date:
June 10, 2004
Filing Date:
November 25, 2003
Export Citation:
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Assignee:
WEDECO AG (DE)
SIEF ROLF (DE)
KOLCH ANDREAS (DE)
RIEPE JENS (DE)
International Classes:
A61L2/10; C02F1/32; (IPC1-7): C02F1/32; A61L2/10
Domestic Patent References:
WO2002072480A12002-09-19
WO1998029345A21998-07-09
WO2001055037A12001-08-02
Foreign References:
US6420715B12002-07-16
EP0893411A11999-01-27
US3061721A1962-10-30
EP1016630A12000-07-05
DE19653083A11998-06-25
DE19653083A11998-06-25
Attorney, Agent or Firm:
Thömen, Uwe (Hannover, DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. WDesinfektionsvorrichtung für strömende Flüssigkeiten mit einer durchströmbaren Behandlungskammer und wenigstens einem in die Behandlungskammer einsetzbaren Behandlungsmodul aus einer Mehrzahl von WLampen, die jeweils in einem Schutzrohr angeordnet und die Schutzrohre in einem Rahmen ge haltert sind, wobei die Behandlungskammer einen Zulauf und einen Ablauf aufweist, die WLampen mit den Schutzrohren in der Behandlungskammer axial in Strömungsrichtung ausgerichtet sind, die WLampen an ein Speisegerät angeschlossen sind und der Rahmen eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung der Ober flächen der Schutzrohre umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die WDesinfektionsvorrichtung Steuerungselemente umfasst, die die der strömenden Flüssigkeit beaufschlagte W Strahlungsdosis über dem gesamten durchströmbaren Querschnitt der Behandlungskammer konstant halten, wobei die Steuerungs elemente durch die Strömung der strömenden Flüssigkeit beein flussende mechanische Mittel gebildet sind, die eine homogene Strömungsverteilung der strömenden Flüssigkeit über den ge samten Querschnitt der die WLampen enthaltenden Behand lungsmodule und entlang der Schutzrohre erzwingen und wobei die mechanischen Mittel zwischen den die WLampen aufnehmen den Schutzrohren angeordnet sind.
2. WDesinfektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die mechanischen Mittel am Rahmen zur Hal terung der die WLampen aufnehmenden Schutzrohre angeordnet und/oder durch den Rahmen selbst gebildet sind.
3. WDesinfektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, dass die mechanischen Mittel zusätzlich im Zulauf der Behandlungskammer angeordnet sind.
4. WDesinfektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Mittel zusätzlich an einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung der Oberflächen der Schutzrohre angeordnet und/oder durch die Reinigungsvorrichtung selbst gebildet sind.
5. UVDesinfektionsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die mechanischen Mittel durch eine Parkpo sition der Reinigungsvorrichtung gebildet sind.
6. WDesinfektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Mittel durch Leitbleche gebildet sind.
7. WDesinfektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Mittel durch Prallbleche gebildet sind.
8. WDesinfektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungselemente zusätzlich durch eine von der benötigten WStrahlungsdosis abhängige eine Anordnung der WLampen und/oder durch das Steuergerät gebildet sind, das die Strahlungsleistung der einzelnen WLampen in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindig keit der an den die UVLampen aufnehmenden Schutzrohren ent lang strömenden Flüssigkeit steuert.
9. WDesinfektionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, dass die WLampen benachbarter Spalten wech selweise in der Höhe versetzt angeordnet sind.
Description:
W-Desinfektionsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine W-Desinfektionsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine gattungsbildende W-Desinfektionsvorrichtung ist aus der DE 196 53 083 A1 bekannt. Dabei sind in einer für strömende Flüssigkeiten durchströmbaren Behandlungskammer Behandlungs- module aus einer Mehrzahl von UV-Lampen eingesetzt, die je- weils in einem Schutzrohr angeordnet sind. Die W-Lampen sind an ein Speisegerät angeschlossen, und der Rahmen weist eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung der Oberfläche der Schutzrohre auf.

Die W-Lampen mit den Schutzrohren sind waagerecht und axial in Strömungsrichtung in der Behandlungskammer ausgerichtet.

Die W-Desinfektionsvorrichtung ist. in den aus einer Kläran- lage austretenden, geklärten Abwasserstrom eingebaut. Es sol- len Mikroorganismen, die sich im Abwasserstrom befinden, durch die W-Bestrahlung unschädlich gemacht werden, indem die auf die Mikroorganismen einwirkende UV-Strahlung deren DNA. schädigt und so eine weitere Vermehrung durch Zellteilung verhindert.

Um eine ausreichende Entkeimungswirkung durch Schädigung der DNA der Mikroorganismen zu erzielen, ist es wichtig, däss al- le Bereiche der strömenden Flüssigkeit mit einer ausreichen-

den W-Strahlendosis beaufschlagt werden. Eine zu geringe UV- Strahlendosis einzelner Bereiche der strömenden Flüssigkeit kann nämlich nicht durch eine Überdosierung der UV-Strahlung anderer Bereiche der strömenden Flüssigkeit kompensiert wer- den. Vielmehr würde nur die Konzentration der schädlichen Mi- kroorganismen vorübergehend abgesenkt, anschließend könnten die verbleibenden Mikroorganismen sich aber weiter vermehren.

Bei der bekannten UV-Desinfektionsvorrichtung wird zwar ange- strebt, dass jeder Punkt des Abwasserstroms einen bestimmten Maximalabstand von den Strahlungsquellen nicht überschreitet, dennoch können unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb der Behandlungskammer dazu führen, dass ein Teil des Abwasserstroms während des Vorbeiströmens nicht die für eine Entkeimungswirkung nötige UV-Strahlendosis erhält.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine UV- Desinfektionsvorrichtung dahingehend zu verbessern, dass bei geringstmöglichem Energieeinsatz an UV-Strahlung eine nahezu vollständige Entkeimungswirkung erzielt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer UV-Desinfektionsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass die beauf- schlagte Strahlungsdosis, also die örtliche Strahlungsinten-

sität bezogen auf die Zeiteinheit, entscheidend für die Ent- keimungswirkung ist. Es-gibt daher mehrere Möglichkeiten, die Entkeimungswirkung im Vergleich zum Energieeinsatz zu verbes- sern. So kann in schneller strömenden Bereichen die Strah- lungsintensität erhöht werden. Weiterhin kann durch eine An- ordnung der W-Lampen die Strahlungsintensität homogenisiert werden, denn die Strahlungsintensität nimmt mit dem Abstand von den W-Lampen ab. Schließlich kann durch eine Herabset- zung der Strömungsgeschwindigkeit der Eintrag in bestimmten Bereichen verbessert werden, indem der Zeitparameter entspre- chend angepasst wird.

Die in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen bilden eine geeignete und besonders effektive Einflussnahme auf die Strömung und erzwingen eine homogene Strömungsverteilung der strömenden Flüssigkeit über den gesamten Querschnitt der die UV-Lampen enthaltenden Behandlungsmodule entlang der Schutzrohre.

Mit der homogenen Strömungsverteilung wird in allen Punkten der strömenden Flüssigkeit eine gleichmäßige Strömungsge- schwindigkeit erreicht und damit auch eine gleichmäßige Dosis der W-Strahlung auf jeden Punkt der strömenden Flüssigkeit erzielt.

Die mechanischen Mittel können am Rahmen zur Halterung der die W-Lampen aufnehmenden Schutzrohre angeordnet und/oder durch den Rahmen selbst gebildet sein.

Hierdurch lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit der strö- menden Flüssigkeit auch durch die Ausgestaltung des Rahmens

in dem Sinne beeinflussen, dass eine möglichst gleichmäßige Strömung im Sinne einer homogenen Beaufschlagung der Orte. der strömenden Flüssigkeit mit UV-Strahlung erzielt wird.

Weiterhin können die mechanischen Mittel im Zulauf der Be- handlungskammer angeordnet sein.

Dadurch wird erreicht, dass bereits bei Eintritt in die Be- handlungskammer weitgehend gleichmäßige Strömungsgeschwindig- keiten vorliegen und daher die Voraussetzung für eine gleich- mäßige Beaufschlagung der Flüssigkeit mit UV-Strahlung an al- len Orten der Behandlungskammer vorliegen.

Gemäß einer Weiterbildung können die mechanischen Mittel an der Reinigungsvorrichtung zur Reinigung der Oberflächen der Schutzrohre angeordnet und/oder durch die Reinigungsvorrich- tung selbst ausgebildet sein.

Die Reinigungsvorrichtung dient dazu, Ablagerungen an den O- berflächen der Schutzrohre von Zeit zu Zeit zu entfernen, da- mit die Strahlungsintensität nicht durch Ablagerungen an den Schutzrohren gedämpft wird. Da die Reinigungsvorrichtung zwangsläufig im Bereich der Schutzrohre angeordnet ist, kann sie auch zur. Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit im Sinne einer Homogenisierung genutzt werden.

Als Weiterbildung können die mechanischen Mittel durch eine Parkposition der Reinigungsvorrichtung gebildet sein.

Durch die Reinigungsvorrichtung wird so ein Stau der Strömung vor und eine Verwirbelung dahinter erzielt, wodurch die re- sultierende Strömungsgeschwindigkeit in einem Axialbereich der Reinigungsvorrichtung reduziert wird. Durch entsprechende Wahl der Parkposition kann eine Optimierung erzielt werden, indem ein möglichst großer Anteil der strömenden Flüssigkeit in ihrer Geschwindigkeit so reduziert wird, dass die enthal- tenden Mikroorganismen möglichst lange der Strahlung ausge- setzt werden und eine entsprechende Strahlungsdosis erhalten.

Gemäß einer Weiterbildung können die mechanischen Mittel durch Leitbleche gebildet sein.

Hierdurch ist es möglich, bereits auf der Einlassseite eine Verteilung der Flüssigkeitsströmung zu erreichen, die letzt- endlich im Bereich der Behandlungsmodule zu einer weitgehend homogenen Strömungsgeschwindigkeit führt.

Weiterhin können die mechanischen Mittel durch Prallbleche gebildet sein.

Diese Prallbleche wirken als Drossel und vermindern die Strö- mungsgeschwindigkeit innerhalb eines durch die Ausdehnung der Prallbleche vorgegebenen Bereichs. Es bildet sich vor und hinter dem Prallblech ein Bereich reduzierter Strömungsge- schwindigkeit, der auch durch Wirbelströmungen verursacht werden kann, im Ergebnis aber zu einer resultierenden gerin- geren Strömungsgeschwindigkeit führt. Diese reduzierte Strö- mungsgeschwindigkeit wird dazu genutzt, die Strahlungsinten-

sität der W-Lampen auf die Mikroorganismen einwirken zu las- sen, um deren Vermehrungsmöglichkeit wirksam zu beseitigen.

Gemäß einer Weiterbildung können die Steuerungselemente zu- sätzlich durch eine von der benötigten W-Strahlungsdosis ab- hängige eine Anordnung der W-Lampen und/oder durch das Steu- ergerät gebildet sein, das die Strahlungsleistung der einzel- nen W-Lampen in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit der an den die Lampen aufnehmenden Schutzrohren entlang strö- menden Flüssigkeit steuert.

Hierdurch wird über eine erhöhte Strahlungsintensität be- wirkt, dass Bestandteile einer schneller strömenden Flüssig- keit über der Zeiteinheit mit einer erhöhten Strahlungsinten- sität beaufschlagt werden und dadurch dieselbe Strahlungsdo- sis an W-Strahlung erhalten, die auch die langsamer strömen- den Bereiche erhalten und die für eine sichere Entkeimungs- wirkung nötig ist.

Ferner können die W-Lampen benachbarter Spalten wechselweise in der Höhe versetzt angeordnet sein.

Dadurch wird auch in den Bereichen eine erhöhte UV-Strahlung erreicht, in denen sonst bei einer nicht in der Höhe versetz- ten Anordnung der W-Lampen im Zentrum der Diagonalen dieser Lampen ein Strahlungsminimum auftreten würde.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie- len erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.

In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 einen Querschnitt durch eine W- Desinfektionsvorrichtung nach der Erfin- dung, Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt der W- Desinfektionsvorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine schematische Anordnung der W-Lampen eines oder mehre- rer Behandlungsmodule.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine W-Desinfektions- vorrichtung nach der Erfindung. In einer Behandlungskammer 10, die ein oben offenes Gerinne für Abwasser oder Trinkwas- ser mit einem Flüssigkeitsniveau 12 darstellt, sind nebenein- ander drei Behandlungsmodule 14, 14', 14"eingesetzt. Die Behandlungsmodule 14, 14', 14"umfassen jeweils einen Rahmen 16 mit im Wesentlichen senkrechten Schenkeln 18, der Schutz- rohre 20 mit darin befindlichen W-Lampen 22 haltert. Ein Teil des Rahmens 16 taucht in die Flüssigkeit der Behand- lungskammer 10 ein, während ein anderer Teil außerhalb des Flüssigkeitsniveaus 12 angeordnet ist und einen Antrieb 24 für eine Reinigungsvorrichtung 26 zur Reinigung der Oberflä- chen der Schutzrohre 20 trägt. Die Reinigungsvorrichtung 26 umfasst vom Antrieb ausgehende, im Wesentlichen senkrechte Schenkel 28, an denen Wischer 30 angeordnet sind, die bei ei- ner Axialbewegung entlang der Schutzrohre 20 bewegt werden und Ablagerungen entfernen.

Von einem Speisegerät 32, das oberhalb oder außerhalb der Be- handlungskammer 10 angeordnet sein kann, führen elektrische Verbindungsleitungen 34 zu den Schutzrohren 20 und sind an die UV-Lampen 22 angeschlossen. Die Verbindungsleitungen 34 sind dabei an den senkrechten Schenkeln 18 des Rahmens 16 fi- xiert.

Um zu erreichen, dass die der strömenden Flüssigkeit beauf- schlagte UV-Strahlendosis über dem gesamten durchströmbaren Querschnitt der Behandlungskammer 10 möglichst konstant ist, werden Computer gestützt Strömungs-und Strahlungsmodelle des Gesamtsystems ermittelt und analysiert. Es lassen sich durch diese Modelle Bereiche innerhalb des Querschnitts der Behand- lungskammer 10 auffinden, in denen die Strahlungsintensität minimal ist. Durch einzelne oder kombinierte Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen auf das Model können die Auswir- kungen auf die Strahlungsintensität und die Strahlungsdosis neu berechnet werden. Auf diese Weise lässt sich das Model dann so modifizieren, dass die die Behandlungskammer 10 durchströmende Flüssigkeit an jedem Punkt eine ausreichende Strahlendosis erhält, damit eine möglichst vollständige Ent- keimung stattfindet.

Eine grundsätzlich anwendbare und gegenüber der bekannten UV- Desinfektionsvorrichtung verbesserte Ausgestaltung besteht darin, dass die im Wesentlichen senkrechten Schenkel 18 des Rahmens 16, an denen die Schutzrohre 20 mit den UV-Lampen 22 gehaltert sind, bei jedem Behandlungsmodul 14, 14', 14''so- wohl innen als auch außen an den Schutzrohren 20 angeordnet

sind. Es wird dadurch vermieden, dass der Bereich zwischen zwei Behandlungsmodulen 14, 14', 14''schneller durchströmt wird als der Bereich innerhalb der Behandlungsmodule 14, 14', 14''. Durch die Aufteilung des Rahmens 16 in mehrere Schenkel 18 wird außerdem bei gleicher Stabilität eine geringere Dicke der Schenkel 18 ermöglicht, wodurch gegenüber der bisherigen Ausführung die Strömungsgeschwindigkeit im inneren der Be- handlungsmodule 14, 14', 14''weniger stark reduziert wird.

Weiterhin sind bei der erfindungsgemäßen W-Desinfektionsvor- richtung auch die Schenkel 28 zu den Wischern 30 der Reini- gungsvorrichtung 26 sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite der Behandlungsmodule 14, 14', 14''angeordnet und ergänzen so die Eigenschaften der Schenkel 18 des Rahmens 16.

Reichen die Maßnahmen zur Anpassung der Strömungsgeschwindig- keit nicht aus, kann die Strahlungsleistung der UV-Lampen auch mittels des Speisegerätes individuell gesteuert werden und so das Ziel einer konstanten Strahlendosis erreicht wer- den.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt der W-Desinfektionsvor- richtung nach Fig. 1. In dieser Darstellung sind ein Zulauf 40 am Eingang und ein Ablauf 42 am Ausgang der Behandlungs- kammer ersichtlich. Die Schenkel 18 des Rahmens 16 sind an den axialen Enden der Schutzrohre 20 angeordnet, so dass die Strömungsgeschwindigkeit hier im Wesentlichen an den Enden beeinflusst wird. Eine Beeinflussung der Strömungsgeschwin- digkeit in der Mitte kann dadurch erzielt werden, dass die Wischer 30 der Reinigungsvorrichtung 26 in eine mittlere Parkposition gebracht werden.

Ergeben sich im Höhenniveau unterschiedliche Strömungsge- schwindigkeiten, kann eine Angleichung auch durch Leitbleche 36 oder Prallplatten 38 an den Schenkeln 18 des Rahmens 16 oder den Schenkeln 28 der Reinigungsvorrichtung 26 vorgenom- men werden. Außerdem lassen sich auch Prallplatten 38 an den Wischern 30 anordnen. Durch entsprechende Größenbemessung und Anstellung der Prallplatten 38 können so die Strömungsge- schwindigkeiten in unterschiedlichen Höhenniveaus angeglichen werden.

Um bereits zulaufseitig eine Angleichung der Strömungsge- schwindigkeit zu erzielen, können Leitbleche 36 oder Prall- platten 38 auch bereits im Zulauf 40 angeordnet sein, wie Fig. 2 zeigt.

Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine schematische Anordnung der UV-Lampen 22 eines oder mehrerer Behandlungsmodule 14, 14', 14''nach einer Ausführungsform der Erfindung. Gegenüber der bekannten Anordnung mit in einheitlichen Spalten und Zeilen angeordneten UV-Lampen 22, sind hier die UV-Lampen 22 benach- barter Spalten 44 wechselweise in der Höhe versetzt angeord- net. Dadurch wird selbst bei gleichem Spaltenabstand der ma- ximale Abstand zwischen benachbarten UV-Lampen 22 reduziert und so eine Homogenisierung der Strahlungsintensität er- reicht. Eine weitere Verbesserung kann ergibt sich, wenn aus- gehend von dem bisherigen Spaltenabstand jeweils eine weitere Spalte 4'W-Lampen 22 eingesetzt wird, und die UV-Lampen 22 dann im Zentrum eines Quadrats angeordnet werden, das bisher aus den Achsen von vier UV-Lampen 22 gebildet ist. Der gegen- seitige Abstand der UV-Lampen 22 wird so um den Faktor 1, 41 verringert.

Bezugszeichenliste 10 Behandlungskammer 12 Flüssigkeitsniveau 14, 14', 14''Behandlungsmodul 16 Rahmen 18 Schenkel 20 Schutzrohr 22 W-Lampe 24 Antrieb 26 Reinigungsvorrichtung 28 Schenkel 30 Wischer 32 Speisegerät 34 Verbindungsleitung 36 Leitblech 38 Prallplatte 40 Zulauf 42 Ablauf 44, 44'Spalte 46 48 50