DE10010127B4

DE10010127B4 - UV-Bestrahlungsvorrichtung für die Behandlung von Abwasser

Info

Publication number: DE10010127B4
Application number: DE10010127A
Authority: DE
Inventors: Horst Wedekamp
Original assignee: Wedeco AG
Current assignee: Xylem IP Holdings LLC
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2020-03-04
Also published as: GB2360035B; GB2360035A; MXPA01001535A; US6303087B1; GB0102022D0; DE10010127A1; DE20103699U1

Abstract

UV-Bestrahlungsvorrichtung für die Behandlung von Abwasser
– 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) unmittelbar in das Material eingespeist wird.

Description

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 5,874,740 A bekannt.
Die US-5,942,109 A zeigt eine Reinigungsvorrichtung für eine UV-Wasserbehandlungsvorrichtung mit einem über das Hüllrohr verfahrbaren Ring aus schwammartigen Material zur rein mechanischen Oberflächenreinigung.
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 Be strahlungsvorrichtungen 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 bilden, die mit mechanischen Mitteln praktisch nicht zu verhindern oder zu entfernen sind.
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 O-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 Beläge 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 unmittelbar 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 mechani schen Eigenschaften die Reinigungswirkung vorteilhaft un terstützen. 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 Reinigungs flüssigkeit, 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 Ma terial 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.
Vorteilhaft sind alle Bauelemente aus säure- und korrosionsbeständigen Werkstoffen gefertigt.
Im folgenden werden Aüsführüngsbeispielen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1a: eine erste Ausführungsform mit ringförmigem Reinigungselement und Einspeisung in das Material in einem Querschnitt von der Seite;
1b: die Ausführungsform gem. 1a in ei ner Stirnansicht;
2a, b: eine zweite Ausführungsform mit seitlich neben dem Material angeordneten Stütz scheiben in Ansichten gem. 1a und b;
3: eine Ausführungsform ähnlich 2b mit leicht trennbarer Flüssigkeitszufuhr; sowie
4: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen UV-Bestrahlungsvorrichtung mit einer Anzahl von Lampeneinheiten und simultan zu betätigenden Reinigungselementen.
In der 1 ist ein Reinigungselement 1 einer erfindungsgemäßen UV-Bestrahlungsvorrichtung in einem Querschnitt von der Seite (1a) sowie in einer Stirnansicht (1b) 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 Umfangsfläche 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 Umfangsfläche 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 3 wandert. Durch die geschlossenen Oberflächen der Stirnseiten 6 und der äußeren Umfangsfläche 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 3 hin und her bewegt, was durch den Doppelpfeil 10 der 1a 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 3 anliegt.
Die 2 zeigt in Darstellungen ähnlich 1a und 1b 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 3
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 ge trennt. 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 4 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 1 der in 3 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 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 20 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 1a 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 5 beschriebene Halterung der Lampeneinheiten und der Reinigungselemente 1 mit sehr geringem Aufwand zu warten.

Claims

UV-Bestrahlungsvorrichtung für die Behandlung von Abwasser – 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) unmittelbar in das Material eingespeist wird.
UV-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material schwammartig mit offenporiger Struktur ist.
UV-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Material ein Fasermaterial ist.
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.
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.
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.
UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung der Reinigungs flüssigkeit (5) aus dem Vorratsbehälter mittels Überdruck in dem Vorratsbehälter erfolgt.