DE102014207688A1

DE102014207688A1 - Vorrichtung zur photochemischen Behandlung von verunreinigtem Wasser

Info

Publication number: DE102014207688A1
Application number: DE102014207688.9A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Egner; Bentsian Elkin; Jorge Toro Santamaria
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Universitaet Stuttgart
Current assignee: Sico Technology At GmbH; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Universitaet Stuttgart
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2015-10-29
Also published as: US20170144898A1; EP3134351A1; WO2015162264A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur photochemischen Behandlung oder Reinigung von verunreinigtem Wasser, wobei die Vorrichtung (10) mindestens einen Strömungskanal (16) zum Durchleiten des verunreinigten Wassers aufweist, der zumindest bereichsweise von einer UV-Lichtaustrittsfläche (14) mindestens eines UV-Licht erzeugenden Körpers (12) begrenzt ist. Der mindestens eine Strömungskanal (16) kann Verwirbelungselemente (22; 24; 26; 28; 30) für das verunreinigte Wasser aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur photochemischen Behandlung von verunreinigtem Wasser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der DE 10 2006 022 970 B3 bspw. ist die Erzeugung von UV-Licht (Wellenlänge ca. 100 bis 400 nm) durch eine Anregung von Gasen oder Gasgemischen mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen, insbesondere mit Mikrowellen, bekannt. Die Vorrichtung erzeugt eine flächige Abstrahlung von UV-Licht.
Aus der EP 0 458 140 A1 ist ein Excimer-Strahler bekannt, der elektromagnetische Strahlung im UV-Wellenlängenbereich emittiert.
Eine aus der DE 10 2009 025 667 A1 bekannte Lampe arbeitet ähnlich wie eine mit Gas gefüllte Leuchtstoffröhre. Durch eine geeignete Anregung (z. B. durch energiereiche Elektronen) der Moleküle dieses Gases werden eine oder mehrere Elektronen der in dem Gas befindlichen Moleküle auf eine energiereichere Elektronenbahn gehoben. Sobald diese Elektronen wieder auf die ursprüngliche Elektronenbahn zurückkehren, wird Energie frei, die in Form von Licht, insbesondere UV-Licht emittiert wird.
Diese Entladungslampen sind hinlänglich bekannt und haben sich in der Praxis bewährt. Ein besonderer Vorteil solcher Ionisationsstrahler mit einem Gas, das bspw. Quecksilber oder Verbindungen davon enthält, ist darin zu sehen, dass ein Großteil des emittierten Lichts bspw. im Fall von Quecksilber eine Wellenlänge von etwa 254 nm hat und dieses Licht effektiv mit einem guten Wirkungsgrad erzeugt werden kann.
Außerdem ist aus der EP 0 458 140 bekannt, Edelgase, z.B. Xenon, anstatt des Quecksilbers in Entladungslampen zu verwenden. Xenon emittiert UV-Licht mit einer Wellenlänge von etwa 172 nm, das noch energiereicher ist als das von Quecksilber emittierte Licht. Damit liegt die Wellenlänge dieses UV-Lichts im VUV-Bereich. Das Xenon-UV-Licht wird zum Beispiel zum Aufrauen von Oberflächen in der industriellen Fertigungstechnik bereits eingesetzt. Es ist auch bekannt, dass das energiereiche Xenon-UV-Licht zur Reinigung von Abwasser eingesetzt werden kann. Das Xenon-UV-Licht spaltet aus H₂O ein Wasserstoffradikal, ein sog. Hydroxyl-Radikal, ab. Dieses Hydroxyl-Radikal kann zur Desinfektion beziehungsweise zum Abtöten von Bakterien in den verunreinigten Abwässern genutzt werden. Dieser Effekt ist bekannt.
Ein Nachteil des Xenon-UV-Lichts ist dessen geringe Eindringtiefe im Wasser; sie beträgt nur etwa 5 bis 150 µm.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur photochemischen Reinigung/Behandlung von verunreinigtem Wasser zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und das energiereiche Xenon-UV-Licht zur Desinfektion nutzt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der mindestens eine Strömungskanal eine Dicke von weniger als 10 Zentimeter hat und/oder Verwirbelungselemente für das verunreinigte Wasser aufweist.
In einem dünnen Strömungskanal stellt sich beim Durchfließen des Wassers nach einer kurzen Fließstrecke eine im Wesentlichen laminare Strömung, beziehungsweise eine stationäre Geschwindigkeitsverteilung ein. Bedingt durch die laminare Strömung im Strömungskanal und die geringe Eindringtiefe des Xenon-UV-Lichts in das Wasser ist zu einer effektiven Reinigung/Behandlung des verunreinigten Wassers sicherzustellen, dass beim Durchströmen des Wassers durch den Strömungskanal möglichst viel des im Strömungskanal fließenden Wassers an einer UV-Lichtaustrittsfläche der UV-Licht erzeugenden Körper vorbeiströmt. Das durchfließende Wasser muss also einen dünnen Film ausbilden oder verwirbelt bzw. umgeschichtet werden. Dazu dienen die Verwirbelungselemente. Beim Passieren der Verwirbelungselemente führt das zu einer Strömung, bei der das Wasser umgeschichtet wird, so dass viele Volumenelemente des Wassers auf einer relativ kurzen Fließstrecke eine ausreichend lange Zeit in den Einflussbereich des Xenon-Lichts bzw. der kurzlebigen Hydroxil-Radikale, die durch das Xenon-Licht in dem Wasser gebildet werden, gelangen und somit die im Wasser enthaltenen Verunreinigungen abgebaut werden.
Dabei können die Verwirbelungselemente Gitter, Netze, Drähte und/oder Gewebe umfassen. Eine laminare Strömung bzw. eine stationäre Geschwindigkeitsverteilung stellt sich nach einer bestimmten Fließstrecke des durchströmenden Wassers ein, je nach der Dicke des Strömungskanals. Bei einem Strömungskanal mit einer Dicke von bspw. 1 mm geschieht dies nach etwa 20 cm. Das bedeutet, dass spätestens ab diesem Abstand wieder ein neues Verwirbelungselement im Strömungskanal angeordnet sein sollte, um die Effektivität der Vorrichtung beim Desinfizieren des verunreinigten Wassers zu garantieren.
Dieser Effekt kann alternativ oder auch zusätzlich dadurch erzeugt bzw. verstärkt werden, wenn der Strömungskanal an einer Innenseite z.B. eine Fischgrätengeometrie, Erhebungen und/oder Vertiefungen, Absätze und/oder Querrillen aufweist. Diese Geometrien können natürlich auch auf der Lichtaustrittsfläche aufgebracht werden. All diese Maßnahmen sind mit wenig Aufwand zu realisieren.
Die Mischelemente wirken als Strömungsführung oder statische Mischer. Eine chaotische Mischung kann erreicht werden. Verwirbelungselemente, die eine Gewebestruktur aufweisen, sind vorzugsweise diagonal zur Strömungsrichtung angeordnet, um die chaotische Mischung zu erreichen.
Möglich ist dabei auch, bevor sich wieder eine laminare Strömung bzw. eine stationäre Geschwindigkeitsverteilung im Strömungskanal einstellt, das Wasser in einem Sammelbecken oder einer Leitung zusammenzuführen an den sich dann ein weitere Strömungskanalabschnitt mit UV-Licht erzeugenden Leuchten anschließt.
Dies führt zu einer intensiven Durchmischung des verunreinigten Wassers und erhöht die Wahrscheinlichkeit wesentlich, dass das verunreinigte Wasser in unmittelbare Nähe einer UV-Lichtaustrittsfläche eines UV-Licht erzeugenden Körpers gelangt. Dies bedeutet, dass das verunreinigte Wasser in den Strömungskanälen sequentiell an mehreren in der Vorrichtung angeordneten UV-Lichtaustrittsflächen von UV-Licht erzeugenden Körpern vorbeiströmt.
Möglich ist dabei auch, dass das verunreinigte Wasser quer bzw. lateral über den UV-Licht erzeugenden Körper strömt, so dass die jeweilige Reaktionsstrecke von möglichst vielen Vermischungszonen an einer Kante des UV-Licht erzeugenden Körpers unterbrochen wird. Turbulente Strömungen führen ebenfalls zu einer guten Durchmischung, erfordern jedoch mehr Energie zum Fördern des Wassers.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, dass zur Reinigung des Wassers keine Zusätze, wie Sauerstoff und/oder Ozon benötigt werden, was die Kosten für die Desinfektion verringert und die Prozesssicherheit erhöht.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorzugsweise Xenon zur UV-Erzeugung angeregt, wobei das UV-Licht dann mit einer Wellenlänge von ca. 172 nm erzeugt wird. Prinzipiell sind auch andere Edelgase, wie z.B. Helium, Argon, Krypton oder Neon anwendbar. Möglich sind dabei auch Verbindungen mehrerer Edelgase und/oder Verbindungen mit entsprechenden Halogenen, wie Fluor, Chlor, Brom oder Jod. Wichtig ist, dass Licht mit einer Wellenlänge unter 185 nm erzeugt wird, weil dieses Licht sehr energiereich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Strömungskanal einen rechteckigen Querschnitt umfasst. Bei einer solchen Ausgestaltung kann in einfacher Weise eine UV-Lichtaustrittsfläche einer Leuchte mit einer ebenen Lichtaustrittsfläche einen Teil der Wand des Strömungskanals bilden. Natürlich können auch die UV-Lichtaustrittsflächen mehrerer UV-Licht erzeugender Leuchten den Strömungskanal bilden, indem mehrere UV-Licht erzeugender Körper entweder sequentiell hintereinander angeordnet sind oder mehrere UV-Licht erzeugender Körper parallel und einander gegenüberliegend angeordnet sind und zumindest einen Teil des Strömungskanals begrenzen. Dadurch wird erreicht, dass das verunreinigte Wasser häufiger in unmittelbare Nähe der Lichtaustrittsfläche des UV-Licht erzeugenden Körpers gelangt.
Bei einem rechteckig ausgebildeten Strömungskanal liegt eine bevorzugte Dicke bei etwa 1 mm. Die Breite des Strömungskanals ist beliebig und kann sich der Größe der UV-Lichtaustrittsfläche des UV-Licht erzeugenden Körpers anpassen. Die Dicke des Strömungskanals ist prinzipiell beliebig, ist aber vorzugsweise deshalb derart begrenzt, damit möglichst große Teile des verunreinigten Wassers vom UV-Licht erreicht werden können. Eine schmalerer Dicke als 1 mm hat bei einem gewünschten Durchsatz wegen der Reibungskräfte an den Innenwänden des Strömungskanals sehr hohe Drücke im Inneren des Strömungskanals zur Folge, was auch den Energiebedarf zum Umwälzen des verunreinigten Wassers erhöht. Die Dicke von etwa 1 mm stellt einen guten Kompromiss dar.
Natürlich kann der Strömungskanal prinzipiell jeden beliebigen Querschnitt umfassen, z.B. ringförmig, aufgefaltet (Wellpappengeometrie), wobei der UV-Licht erzeugende Körper dann entsprechend an den Querschnitt angepasst ist, um einen direkten Kontakt des verunreinigten Wassers mit der UV-Lichtaustrittsfläche des UV-Licht erzeugenden Körpers zu erreichen.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass eine Zuführung des verunreinigten Wassers mittig in dem Strömungskanal angeordnet ist, wobei das verunreinigte Wasser anschließend in zwei entgegengesetzte Richtungen strömt. Dies verdoppelt den Durchsatz von verunreinigtem Wasser in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das verunreinigte Wasser in mehreren, parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen strömt, wobei jedem Strömungskanal eine UV-Lichtaustrittsfläche mindestens eines UV-Licht erzeugenden Körpers zugeordnet ist. Eine solche Vorrichtung erhöht den Durchsatz von verunreinigtem Wasser beträchtlich.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der mindestens eine UV-Licht erzeugende Körper derart ausgebildet ist, dass das vorbeiströmende Wasser mindestens eine Elektrode zur Erzeugung der UV-Strahlung ersetzt, indem das vorbeiströmende Wasser elektrisch kontaktiert wird.
Ergänzend hierzu ist vorgesehen, dass bei der Verwendung von Wasser als Elektrode eine entsprechende Gegenelektrode mit einem reflektierenden und stromleitenden Material beschichtet ist.
Außerdem kann eine Innenseite der UV-Licht erzeugenden Leuchte bereichsweise mit einem das UV-Licht reflektierenden Material beschichtet sein. Dadurch wird gewährleistet, dass UV-Licht, welches an diese Bereiche gelangt, nicht absorbiert wird, sondern reflektiert wird und zur Reinigung des Wassers dienen kann. Dadurch wird auf einfache Weise der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbessert.
Außerdem ist vorgesehen, dass der UV-Licht erzeugende Körper flach, kubisch, rund, oval ringförmig oder ringsegmentförmig ausgebildet ist. Der UV-Licht erzeugende Körper ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass seine UV-Lichtaustrittsfläche den Strömungskanal begrenzt und zumindest einen Bereich einer Wandung des Strömungskanals bildet. Das verunreinigte Wasser kann damit unmittelbar an der UV-Lichtaustrittsfläche vorbeiströmen.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der UV-Licht erzeugende Körper im Innenraum Verstärkungsstützen aufweist. Dies dient einer größeren Stabilität des UV-Licht erzeugenden Körpers, wobei zu berücksichtigen ist, dass sich im angrenzenden Strömungskanal hohe Drücke des zu reinigenden Wassers bilden können und im Inneren der Leuchte Unterdruck herrscht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung von verunreinigtem Wasser in einer Seitenansicht in einer ersten Ausführungsform;
2 die Vorrichtung aus 1 in einer um 90° gedrehten Seitenansicht;
3 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht in einer zweiten Ausführungsform;
4 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht in einer dritten Ausführungsform;
5 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht in einer vierten Ausführungsform;
6 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht in einer fünften Ausführungsform; und
7 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht in einer sechsten Ausführungsform.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Desinfektion von verunreinigtem Wasser in einer Seitenansicht in einer ersten Ausführungsform. 2 zeigt die gleiche Vorrichtung 10 in einer um 90° gedrehten Seitenansicht.
Die Vorrichtung 10 von 1 umfasst zwei UV-Licht erzeugende Körper oder Leuchten 12, die mit ihrer UV-Lichtaustrittsfläche 14 einen Bereich eines Strömungskanals 16 für verunreinigtes Wasser bilden. Selbstverständlich können auch mehr als zwei UV-Licht erzeugende Körper 12 mit ihren Lichtaustrittsflächen 14 Bereiche des Strömungskanals 16 bilden. Eine Lichtaustrittsrichtung des UV-Lichts aus der Lichtaustrittsfläche 14 ist durch Pfeile 18 dargestellt. Eine Strömungsrichtung des verunreinigten Wassers ist mit einem Pfeil 20 angegeben.
Der UV-Licht erzeugende Körper 12 kann flach, kubisch, rund, oval ringförmig oder ringsegmentförmig ausgebildet sein, vorzugsweise ist der UV-Licht erzeugenden Körper 12 als ein flacher Quader ausgebildet. Wichtig ist, dass seine UV-Lichtaustrittsfläche 14 den Strömungskanal 16 begrenzt und direkt zumindest einen Bereich einer Wandung des Strömungskanals 16 bildet. Das verunreinigte Wasser kann damit unmittelbar an der UV-Lichtaustrittsfläche 14 vorbeiströmen.
Der UV-Licht erzeugende Körper 12 kann im Innenraum Verstärkungsstützen aufweisen (nicht dargestellt). Dies dient einer größeren Stabilität des UV-Licht erzeugenden Körpers 12.
Der UV-Licht erzeugenden Körper 12 umfasst als Füllgas Xenon und arbeitet nach dem bekannten Prinzip der Gasentladung, wobei durch eine Anregung des Xenon-Gases mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen ein UV-Licht mit einer Wellenlänge von ca. 172 nm erzeugt wird.
Bekanntermaßen hat kurzwelliges UV-Licht eine reinigende Wirkung, die in der Vorrichtung 10 ausgenutzt wird. Allerdings liegt eine Eindringtiefe des vom Xenon-Gas erzeugten UV-Lichts in Wasser bei ungefähr 5 bis 150 µm. Das bedeutet, dass das durch den Strömungskanal 16 fließende und an den Lichtaustrittsflächen 14 verunreinigte Wasser in großem Maße umgeschichtet bzw. verwirbelt werden muss, damit das gesamte Wasservolumen zumindest einmal beim Durchströmen durch die Vorrichtung 10 in die Nähe der Lichtaustrittsflächen 14, also in den Eindringbereich des UV-Lichts, kommt. Als Dicke D des Kanals 16 wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Abstand der gegenüberliegenden Lichtaustrittsflächen 14 angesehen.
Wie aus der 2 ersichtlich ist, ist der Strömungskanal 16 rechteckig ausgebildet. Er könnte aber auch einen beliebig anderen Querschnitt aufweisen, wobei abschnittsweise die Form der Leuchte 12 dem Querschnitt angepasst werden müssen, um einen Energieverlust durch nutzloses Umpumpen von verunreinigtem Wasser, zu vermeiden. Wichtig ist, dass jeweils die Lichtaustrittsfläche 14 einen Bereich des Strömungskanals 16 bildet.
Die Darstellungen sind in allen Figuren zur besseren Verdeutlichung nicht maßstabsgerecht. Eine bevorzugte Dicke D des Strömungskanals 16 liegt bei 1 mm, die Breite ist im Wesentlichen beliebig. Als obere Grenze für die Dicke D des Strömungskanals 16 haben sich 10 cm erwiesen. Bessere Reinigungsergebnisse stellen sich bei Dicken kleiner 5cm und bevorzugt kleiner 1 cm ein.
Beim Eintritt in die Vorrichtung 10 weist das verunreinigte Wasser meist eine turbulente Strömung auf, die dann in dem dünnen Kanal 16 laminar wird; was nicht erwünscht ist. Zur Verwirbelung des verunreinigten Wassers sind im Strömungskanal 16 in der ersten Ausführungsform schräg angeordnete Leitelemente 22 angeordnet, die die laminare Strömung umschichten. Damit wird ermöglicht, dass möglichst ein großer Teil des Wasservolumens an der Lichtaustrittsfläche 14 einer der beiden UV-Licht erzeugenden Körper 12 vorbeiströmt. In dieser Zeit werden durch das Xenon-Licht kurzlebige Hydroxilradikale in dem Wasser gebildet, die einen reinigenden Effekt haben.
Nach einer Verwirbelung des Wassers im Strömungskanal 16 stellt sich nach einer gewissen Länge automatisch wieder eine laminare Strömung ein. Die Länge ist von der Ausbildung des Querschnitts des Strömungskanals 16 abhängig. Bei dem spaltförmig ausgebildeten Strömungskanal 16 von 1 mm Dicke geschieht dies nach ungefähr 2 cm. Deshalb ist nach dieser Länge im Strömungskanals 16 ein weiteres Leitelement 22 angeordnet, die genauso wirkt wie das erste.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung 10 ist vorgesehen, dass der mindestens eine UV-Licht erzeugende Körper 12 derart ausgebildet ist, dass das vorbeiströmende Wasser mindestens eine Elektrode zur Erzeugung der UV-Strahlung 18 ersetzt, indem das vorbeiströmende Wasser elektrisch kontaktierbar ist. Dabei kann eine entsprechende Gegenelektrode mit einem reflektierenden und stromleitenden Material beschichtet sein. Außerdem kann eine Innenseite des UV-Licht erzeugenden Körpers 12 bereichsweise mit einem reflektierenden und stromleitenden Material beschichtet sein.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung 10. In dieser zweiten Ausführungsform ist als Verwirbelungselement in dem Strömungskanal 16 ein Gitter 24 parallel zu den Lichtaustrittsflächen 14 angeordnet. Das Gitter 24 kann ein Drahtgitter aus dünnen Edelstahldrähten sein. Die zweite Ausführungsform ist ansonsten wie die erste Ausführungsform ausgebildet und wirkt in gleicher Weise.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung 10. Die dritte Ausführungsform umfasst nur einen einzigen UV-Licht erzeugenden Körper 12. An einer Gegenseite sind als Verwirbelungselemente keilförmige Erhebungen 26 im Strömungskanal 16 angeordnet. Die keilförmigen Erhebungen 26 können auch in der Lichtaustrittsfläche 14 ausgebildet sein. Die dritte Ausführungsform ist ansonsten wie die erste Ausführungsform ausgebildet und wirkt in ähnlicher Weise.
Die Verwirbelungselemente im Bereich der UV-Licht erzeugenden Körper 12 könnten auch als Netz, Spirale oder Gewebe ausgebildet sein. Außerdem kann der Strömungskanal 16 an seiner Innenseite eine Fischgrätengeometrie, Erhebung und Vertiefungen jeglicher Art, Absätze und/oder Querrillen aufweisen.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Vorrichtung 10, bei der zwei sequentiell hintereinander angeordnete Bereiche des Strömungskanals 16 mit UV-Licht erzeugenden Körpern 12 versehen sind. Es könnten auch mehr als zwei solcher Bereiche Teile des Strömungskanals 16 bilden. Im Bereich der UV-Licht erzeugenden Körper 12 könnten auch beliebige Verwirbelungselemente angeordnet sein.
Sind mehr als ein Bereich mit UV-Licht erzeugenden Körpern 12 vorgesehen, ist es möglich, dass eine Zuführung des verunreinigten Wassers mittig, leicht exzentrisch oder zumindest nicht am Rand in dem Strömungskanal 16 angeordnet ist, wobei das verunreinigte Wasser anschließend in zwei entgegengesetzte Richtungen strömt (nicht dargestellt).
In einem Verbindungsbereich zwischen den beiden Bereichen mit den UV-Licht erzeugenden Körpern 12 weist der Strömungskanal 16 einen Absatz 28 auf, der als Verwirbelungselement wirkt, da er die laminare Strömung verwirbelt oder sogar eine turbulente Geschwindigkeitsverteilung erzeugt. Die von dem Absatz 28 gebildete Mischungszone ist durch eine Schraffur 32 angedeutet. Der Absatz 28 verändert nicht den Querschnitt des Strömungskanals 16. Die vierte Ausführungsform ist ansonsten wie die erste Ausführungsform ausgebildet und wirkt in ähnlicher Weise.
6 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Vorrichtung 10. Die fünfte Ausführungsform ist ähnlich der vierten Ausführungsform ausgebildet. Jedoch verändert sich hier der Querschnitt des Strömungskanals 16 in seinem Verlauf. Zwischen den beiden Bereichen mit den UV-Licht erzeugenden Körpern 12 weist der Strömungskanal 16 ein Sammelbecken 30 für das durch die Vorrichtung 10 strömende Wasser auf. Dies führt zu einer intensiven Durchmischung des verunreinigten Wassers und erhöht die Wahrscheinlichkeit wesentlich, dass verunreinigtes Wasser häufiger in unmittelbarer Nähe der UV-Licht erzeugenden Körper 12 gelangt. Die von dem Sammelbecken 30 gebildete Mischungszone ist durch eine Schraffur 32 angedeutet. Die fünfte Ausführungsform verstärkt die Wirkung der vierten Ausführungsform.
7 zeigt eine sechste Ausführungsform der Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 weist in der sechsten Ausführungsform parallel zueinander verlaufende Strömungskanäle 16 auf. In Unterschied zu en bisher gezeigten Ausführungsformen weist die Vorrichtung 10 einen UV-Licht erzeugenden Körper 12' auf, der in zwei entgegengesetzte Richtungen UV-Licht 18 abstrahlt. Das heißt, dass der UV-Licht erzeugende Körper 12 an zwei Seiten UV-Lichtaustrittsflächen 14 aufweist, die einen Bereich des Strömungskanals 16 bilden. Die beiden dargestellten Strömungskanäle 16 können außerhalb der Vorrichtung 10 miteinander verbunden sein, so dass bspw. ein mäanderförmiger Verlauf des Strömungskanals 16 gebildet werden kann. In diesem Fall würden die beiden Bereiche mit den UV-Licht erzeugenden Körpern 12 sequentiell im Strömungskanals 16 angeordnet sein.
Es ist aber auch möglich, dass separate, vollkommen unabhängige Strömungskanäle 16 durch die Vorrichtung 10 geführt werden. Dies führt zu einer Erhöhung des Durchsatzes in der Vorrichtung 10.
Die Forschungsarbeiten, die zu diesen Ergebnissen geführt haben, wurden von der Europäischen Union gefördert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006022970 B3 [0002]
EP 0458140 A1 [0003]
DE 102009025667 A1 [0004]
EP 0458140 [0006]

Claims

Vorrichtung (10) zur photochemischen Behandlung oder Reinigung von verunreinigtem Wasser, wobei die Vorrichtung (10) mindestens einen Strömungskanal (16) zum Durchleiten des verunreinigten Wassers aufweist, der zumindest bereichsweise von einer UV-Lichtaustrittsfläche (14) mindestens eines UV-Licht erzeugenden Körpers (12) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strömungskanal (16) eine Dicke (D) von weniger als 10 Zentimeter hat und/oder Verwirbelungselemente (22; 24; 26; 28; 30) für das verunreinigte Wasser aufweist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwirbelungselemente Gitter (24), Netze, Spiralen, Leitelelemente (22) und/oder Gewebe umfassen.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (16) an einer Innenseite eine Fischgrätengeometrie, Erhebungen (26) und Vertiefungen, Absätze (28) und/oder Querrillen aufweist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (16) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführung des verunreinigten Wassers mittig in dem Strömungskanal (16) angeordnet ist, wobei das verunreinigte Wasser anschließend in zwei entgegengesetzte Richtungen strömt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verunreinigte Wasser in mehreren, parallel zueinander angeordneten Strömungskanälen (16) strömt, wobei jedem Strömungskanal (16) eine UV-Lichtaustrittsfläche (14) mindestens eines UV-Licht erzeugenden Körpers (12) zugeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verunreinigte Wasser in den Strömungskanälen (16) sequentiell an mehreren UV-Lichtaustrittsflächen (14) von in der Vorrichtung (10) angeordneten UV-Licht erzeugenden Körpern (12) vorbeiströmt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine UV-Licht erzeugende Körper (12) derart ausgebildet ist, dass das vorbeiströmende Wasser mindestens eine Elektrode zur Erzeugung der UV-Strahlung (18) ersetzt, indem das vorbeiströmende Wasser elektrisch kontaktiert wird.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode mit einem reflektierenden und stromleitenden Material beschichtet ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenseite des UV-Licht erzeugenden Körpers (12) bereichsweise mit einem reflektierenden und stromleitenden Material beschichtet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der UV-Licht erzeugende Körper (12) flach, kubisch, rund, oval ringförmig oder ringsegmentförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der UV-Licht erzeugende Körper (12) im Innenraum Verstärkungsstützen aufweist.