DE3828185A1 - Verfahren und vorrichtung zur keimtoetenden behandlung von waessrigem oder koernigem gut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur keimtötenden Behandlung von wäßrigem oder körnigem Gut durch Bestrahlung mit energiereicher Strahlung.

Bekannt ist es, Klärschlämme zum Abtöten von Krankheitserregern, teilweise unter gleichzeitiger oxidierender Behandlung mittels sauerstoffhaltiger Gase, energiereichen Strahlen von Elektronen- oder Gammastrahlungsquellen auszusetzen (DE-A-25 46 756, 27 21 316, 23 37 406, 23 64 221, 21 49 125). Um für die Keimtötung eine ausreichende Strahlungsintensität bei Verwendung von Elektronenstrahlern zu erhalten, ist ein relativ hoher Aufwand für die Errichtung, den Betrieb und die Wartung der Anlage verbunden mit entsprechend hohen Kosten erforderlich. Bei Verwendung von Gammastrahlen aus radioaktiven Quellen sind aufwendige und damit kostspielige Sicherheitsvorkehrungen zur Abschirmung unumgänglich, und bestehen darüber hinaus in der Bevölkerung grundsätzliche Vorbehalte gegen den Einsatz von radioaktiven Materialien, was die Ausbildung einer mobilen keimtötenden Einheit, die von Einsatzort zu Einsatzort bewegt werden kann, praktisch ausschließt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die wäßriges und trockenes körniges Gut wirksam mit vergleichsweise geringem apparativen Aufwand und bei geringen Betriebs- und Wartungskosten keimtötend zu behandeln vermögen und keine Schwierigkeiten hinsichtlich der Akzeptanz durch die Bevölkerung bereiten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 8 gelöst. Danach wird das keimtötend zu behandelnde Gut einer UV-Strahlung ausgesetzt und auf das Gut während seiner Bewegung längs des Bestrahlungsbereiches derart eingewirkt, daß sichergestellt ist, daß die Strahlung sämtliche Bereiche des zu behandelnden Gutes beaufschlagen kann. Als Strahlungsquelle dienen preisgünstige UV-Strahler mit geringem Energiebedarf, so daß nicht nur die Kosten für den Bau, sondern auch für den Betrieb und die Wartung der Anlage gering sind. Auch sind keine aufwendigen Maßnahmen zur Abschirmung der UV-Strahlung gegenüber der Außenumgebung erforderlich. Schwierigkeiten mit der Bevölkerung bei Einsatz von UV-Strahlung sind nicht zu erwarten, so daß die Voraussetzungen für eine Ausgestaltung der Entkeimungsvorrichtung als mobile Einheit gegeben sind. Zwar ist der Einsatz von UV-Strahlung für die Entkeimung von klaren Flüssigkeiten bekannt (DE-C-26 22 637), doch bestanden bislang Vorbehalte gegen die Verwendung derartiger Strahlung zur keimtötenden Behandlung von wäßrigen Trüben oder körnigem Gut wegen der im allgemeinen geringeren Strahlungsintensität und Eindringtiefe gegenüber insbesondere Gammastrahlung (DE-B-21 49 125). Die Erfindung zeigt demgegenüber einen Weg, wie derartiges Material dennoch mittels UV-Strahlung wirksam behandelt werden kann. Die Behandlung ist auf die jeweilige Konsistenz des Gutes abzustimmen. Bei zähflüssiger bis teigiger Konsistenz sollte gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das in Schichtform längs des UV-Strahlungsbereiches sich bewegende Gut allmählich ausgedünnt werden. Gleichzeitig sollte durch einen entsprechenden Verlauf des Förderweges durch den UV-Bestrahlungsbereich eine abwechselnde Bestrahlung der einen oder anderen Schichtoberfläche gewährleistet werden. Bei der Behandlung von wäßrigem Gut wird dieses vorzugsweise längs in bestimmter Weise angetriebener Förderwalzen so bewegt, daß unterschiedliche Schichten des Gutes in Berührung mit den Walzen kommen bzw nach außen freiliegen. Die Walzen bestehen vorzugsweise aus einem für UV-Strahlen durchlässigen Quarzmaterial, so daß zusätzlich zu außenseitigen UV-Strahlern auch im Inneren der Walzen UV-Strahler angeordnet werden können und damit das Gut beidseitig des Förderweges einer UV-Strahlung ausgesetzt werden kann. Bezüglich einer geeigneten Maßnahme für die Behandlung trockenen Gutes mit körniger Konsistenz wird auf den Patentanspruch 16 verwiesen.

Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von UV-Strahlung ist, daß diese, wenn mit kurzwelliger Strahlung im Bereich von 200 A und weniger gearbeitet wird, zur Bildung von Ozon führt, das aufgrund seiner toxischen Wirkung vorteilhaft für eine keimtötende Nachbehandlung des Gutes herangezogen werden kann. Es hat sich ferner erwiesen, daß der Prozeß durch Erwärmung des Gutes gefördert werden kann, wobei zur Erwärmung Infrarotstrahlung besonders geeignet ist. Dabei kann die Eigenschaft von UV-Strahlern, auch Strahlung im Infrarotbereich auszusenden, vorteilhaft ausgenutzt werden. Bezüglich anderer Weiterbildungen der Erfindung wird auf die Patentansprüche verwiesen.

Insgesamt werden durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur keimtötenden Behandlung von Gut verschiedener Konsistenz geschaffen, die sich preisgünstig ohne wesentliche Belastung der Umwelt einsetzen bzw. betreiben lassen und für die Bevölkerung akzeptabel sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsformen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Seitenansicht eine erfindungsgemäß aufgebaute Vorrichtung zur Behandlung zähflüssigen bis teigigen Gutes,

Fig. 2 das Detail Z in Fig. 1,

Fig. 3 in schematischer Seitenansicht eine erfindungsgemäß aufgebaute Vorrichtung zur Behandlung wäßrigen Gutes,

Fig. 4 eine erfindungsgemäß aufgebaute Vorrichtung zur Behandlung körnigen Trockengutes.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung zur keimtötenden Behandlung von Gut mit zähflüssiger bis teigiger Konsistenz umfaßt ein oder mehrere (im vorliegenden Fall vier) vertikal ausgerichtete Reihen mit jeweils einer Vielzahl übereinander angeordneter zusammenwirkender Förderwalzen 2, die einen Förderweg für das zu behandelnde Gut definieren. Vorzugsweise sind sämtliche Walzen 2 unabhängig voneinander antreibbar, so daß die Drehgeschwindigkeit der einzelnen Walzen eingestellt werden kann. Gewöhnlich bestehen die Förderwalzen 2 aus einem geeigneten metallischen Material, doch können auch andere geeignete Materialien verwendet werden.

Oberhalb der obersten Förderwalze 2 jeder Reihe ist eine Einrichtung 3 vorgesehen, mit der das zu behandelnde Gut in Schichtform auf die Walzenoberfläche aufgegeben werden kann. Obschon in der Zeichnung die Aufgabevorrichtung in Gestalt eines Trichters mit Breitschlitzdüse gezeigt ist, versteht es sich, daß auch andere geeignete Einrichtungen mit oder ohne zwangsmäßigem Ausstoß des zu behandelnden Gutes vorgesehen werden können.

Das Gut G, welches auf die Oberfläche der obersten Förderwalze 2 der betreffenden Walzenreihe aufgegeben worden ist, wird entsprechend der Drehbewegung dieser Walze längs einer halben Umfangsfläche mitgenommen und an die nachfolgende Walze 2 usw. übergeben. Von der untersten Walze 2 der Walzenreihe kann das behandelte Gut mittels einer Abstreifeinrichtung 5 abgenommen und einem bei 4 angedeuteten Sammelbehälter zugeführt werden.

Wenn benachbarte Walzen 2 gegenläufig angetrieben sind, folgt das Gut von der Aufgabe- zur Abstreifeinrichtung 3, 5 einem, wie in Fig. 2 dargestellt, S-förmigen Weg, so daß abwechselnde Oberflächen des zu behandelnden Gutes freigelegt werden, um der Strahlung einer Vielzahl von zwischen den Walzenreihen angeordneten UV-Strahlern 1 ausgesetzt zu werden.

Vorzugsweise sind die Walzen 2 so angetrieben, daß deren Umfangsgeschwindigkeit in Förderrichtung um einen geeigneten Betrag, von z.B. 10%, von Walze zu Walze zunimmt und damit das zu behandelnde Gut G von der jeweils unterliegenden Walze 2 mit einer höheren Geschwindigkeit wegbefördert als es von der darüberliegenden Walze zugeführt wird. Dadurch wird eine stetige Ausdünnung der auf den Walzen 2 befindlichen Schicht aus zu behandelnden Gut G bewirkt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Die ständig sich verringernde Dicke der auf den Förderwalzen 2 befindlichen Schicht aus dem zu behandelnden Gut in Verbindung mit dem wechselseitigen Freilegen der einen oder anderen Schichtoberfläche bewirkt eine intensive, sämtliche Bereiche des zu behandelnden Gutes umfassende Beaufschlagung mit der von den UV-Strahlern 1 abgegebenen Strahlung.

Die UV-Bestrahlungseinrichtung umfaßt, wie erwähnt und dargestellt, eine Vielzahl UV-Strahler 1, die in Form von vertikalen oder annähernd vertikalen Reihen ein- oder beidseitig des Förderweges bzw. zwischen den Walzenreihen vorgesehen sind. Wenn erwünscht, können den UV-Strahlern Reflektoren zum Richten der UV-Strahlen auf die Walzenoberflächen zugeordnet sein. Bei den UV-Strahlern kann es sich um eine herkömmliche Bauart handeln, die geeignet ist, UV-Strahlen mit keimtötender Intensität abzugeben. Der bei der UV-Bestrahlung des zu behandelnden Gutes entstehende Ozon ist wegen seiner keimtötenden Wirkung erwünscht und kann wenigstens teilweise zu einer keimtötenden Behandlung des Gutes, sei es vor, während oder im Anschluß an die UV-Strahlungsbehandlung, herangezogen werden.

Die Vorrichtung kann ferner eine Einrichtung zum Erwärmen des zu behandelnden Gutes G während der Bestrahlung umfassen. Bei der Erwärmungseinrichtung kann es sich um eine separate Einrichtung oder um die Ausnutzung der beim Betrieb der UV-Strahler entstehenden Infrarotstrahlung handeln.

In Fig. 1 und 2 hat der Förderweg längs der mittleren Walzenreihen wenigstens teilweise einen S-förmigen Verlauf, wie er sich ergibt, wenn benachbarte Walzen gegenläufig angetrieben sind. Wenn erwünscht, können jedoch auch ein oder mehrere benachbarte Walzen gleichläufig angetrieben werden, was zu einem Verbleib des Gutes an der gleichen Seite der zusammenwirkenden Walzen zur Folge hat, so daß die S-Form des Förderweges längs dieser Walzen unterbrochen sein kann. Gleichläufig angetriebene Walzen 2 sind bei der Anordnung nach Fig. 1 auch an den außenliegenden Walzenreihen vorgesehen.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zum keimtötenden Behandeln von im wesentlichen flüssigem Gut, z.B. wäßrigen Trüben. In Fig. 3 tragen gleiche oder ähnliche Bauteile wie in Fig. 1 die gleichen Bezugszeichen. Im Unterschied zu den Förderwalzen der Ausführung nach Fig. 1 sind die Förderwalzen 2 der Ausführungsform nach Fig. 3 aus einem UV-Strahlen durchlassenden Quarzmaterial gebildet. Demzufolge können zusätzlich zu den beidseitig der Walzenreihe angeordneten UV-Strahlern 1 weitere UV-Strahler 8 im Inneren der Walzen 2 angeordnet werden. Dadurch ist auch eine walzen- bzw. innenseitige Bestrahlung des auf den äußeren Oberflächen der Walzen bewegten wäßrigen Gutes möglich. Wegen der intensiveren Bestrahlung des wäßrigen Gutes und dessen natürlicher Neigung, geringe Schichtdicken auf den Oberflächen der Förderwalzen 2 zu bilden, kann eine Walzenanordnung mit einer geringeren Anzahl Walzen, z.B. vier Walzen, für eine ausreichende keimtötende Behandlung des Gutes genügen.

Das zu behandelnde wäßrige Gut wird auf die oberste Walze der Walzenanordnung mittels einer Einrichtung aufgegeben, die in Fig. 3 das allgemeine Bezugszeichen 9 trägt. Die Aufgabeeinrichtung 9 umfaßt eine oder mehrere, im vorliegenden Fall zwei, in Abstand parallel nebeneinander angeordnete Aufnahmewalzen 10, welche vorzugsweise aus einem UV-Strahlen durchlassenden Quarzmaterial ähnlich den Förderwalzen 2 bestehen. Im Inneren jeder Aufnahmewalze 10 kann demzufolge ein UV-Strahler 11 angeordnet sein, so daß schon im Bereich der Aufgabeeinrichtung 9 eine vorentkeimende Behandlung des Gutes stattfindet. Das zu behandelnde Gut wird auf die äußere Oberfläche der Aufnahmewalze 10 mittels einer bei 13 angedeuteten Düseneinrichtung aufgesprüht und in dosierter Weise durch eine Abstreifeinrichtung 12 von der Aufnahmewalze 10 abgenommen und in einen schematisch bei 14 angedeuteten Trichter gegeben, der das vorbehandelte Gut der obersten Walze 2 der Walzenanordnung zur weiteren Behandlung zuführt. Im übrigen kann bezüglich weiterer Details der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung auf die Beschreibung zu der Ausführungsform nach Fig. 1 verwiesen werden.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur keimtötenden Behandlung von pulverförmigem oder körnigem Gut, d.h. Gut, das in trockenem Zustand vorliegt. Das Gut wird über einen Trichter 3 auf einen aufstromseitigen Abschnitt eines Förderbandes 15 aufgegeben und bei seiner Bewegung zum Abstromende des Förderbandes der Strahlung einer Vielzahl längs des Förderweges angeordneter UV-Strahler 1 ausgesetzt. Das Förderband 15 kann eine im wesentlichen horizontale Ausrichtung haben, vorzugsweise ist es jedoch gegenüber der Horizontalen um einen spitzen Winkel zwischen 0 und 45° geneigt, so daß eine gewisse Tendenz des zu behandelnden Gutes besteht, gegen die Förderrichtung zurückzurollen. Der längs des Förderbandes 15 angedeuteten Vielzahl von UV-Strahlern 1 kann eine äußere Abdeckung 18 zugeordnet sein, die eine reflektierende Innenoberfläche besitzt, um die UV-Strahlen gegen das Förderband 15 zu richten.

Eine Wendeeinrichtung in Gestalt ein oder mehrerer längs des Förderweges angeordneter Wenderäder 16 ist vorgesehen. Die Wenderäder 16 tragen jeweils radiale Schaufeln 17, die so angeordnet sind, daß sie längs des abstromseitigen Umfangsbereiches der Räder das zu behandelnde Gut vom Förderband 15 aufnehmen und abstützen können, indem sie sich radial über den Umfang der Basistrommeln der Wenderäder hinauserstrecken. Die Schaufeln 17 sind dagegen längs eines aufstromseitigen Umfangsbereiches der Wenderäder 17 im wesentlichen zurückgezogen, so daß das mitgenommene Gut nach Umwendung wieder auf das Förderband 15 zurückfällt. Die Anordnung der UV-Strahler 1 ist, wie dargestellt, so, daß das zu behandelnde Gut G während des Transportes längs der Wenderäder 16 kontinuierlich den UV-Strahlen ausgesetzt ist. Es versteht sich, daß auch andere Wendeeinrichtungen als die beschriebenen und gezeigten Wenderäder verwendet werden können.

Sämtliche vorgenannten Ausführungsformen der Erfindung können mit Einrichtungen versehen sein, um das bei der UV-Bestrahlung gebildete Ozon wenigstens teilweise zur Verwendung in nach- oder vorgeschalteten Anlagen abzuziehen, mit denen die keimtötenden Vorrichtungen, wenn erwünscht, kombiniert werden kann. Bezüglich der aufzubringenden Bestrahlungsenergie für die Entkeimung verschiedener Mikroorganismen kann auf die einschlägige dem Fachmann bekannte Literatur verwiesen werden. Besonders geeignet ist kurzwellige UV-Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 280 und 100 A, wobei eine Wellenlänge unterhalb 200 A wegen der damit verbundenen umfangreichen Bildung von Ozon besonders geeignet ist.

Claims (16)

1. Verfahren zur keimtötenden Behandlung von wäßrigem oder körnigem Gut durch Bestrahlung mit energiereicher Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut einer UV-Strahlung ausgesetzt wird und auf das Gut während seiner Bewegung längs des Bestrahlungsbereiches derartig eingewirkt wird, daß im wesentlichen sämtliche Bereiche oder Partikel des Gutes mit der UV-Strahlung beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut in Schichtform längs des UV-Bestrahlungsbereiches bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer abnehmenden Schichtdicke die Fördergeschwindigkeit des Gutes bei im wesentlichen zähflüssiger oder teigiger Konsistenz eingangsseitig geringer als ausgangsseitig des UV-Bestrahlungsbereiches gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut auf einen eingangsseitigen Abschnitt einer Förderfläche aufgesprüht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der UV-Bestrahlung gebildete Ozon wenigstens teilweise zur keimtötenden Behandlung, insbesondere Nachbehandlung des Gutes herangezogen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut während der keimtötenden Behandlung durch den Infrarotanteil in der UV-Strahlung erwärmt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung zur Bestrahlung des Gutes mit energiereicher Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungseinrichtung ein oder mehrere längs eines Förderweges (2, 15, 19) für das Gut angeordnete UV-Strahlungsquellen (1, 8) umfaßt und eine Einrichtung vorgesehen ist, um das Gut bei seiner Bewegung längs der Bestrahlungseinrichtung umzuwenden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderweg wenigstens ein Paar zusammenwirkender Förderwalzen (2) umfaßt, die gegen- oder gleichläufig antreibbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Förderwalzen (2) auf einer gemeinsamen, im wesentlichen vertikalen Ebene liegen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Strahlungsquellen (1) ein- oder beidseitig des Förderweges bzw. der Förderwalzen (2) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderwalzen (2) wenigstens teilweise aus einem UV-Strahlen durchlassenden Quarzmaterial gebildet sind, und daß im Inneren jeder derartigen Walze eine UV-Strahlungsquelle (8) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit der Förderwalzen (2) unabhängig voneinander veränderbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (3, 9) zum Aufgeben des Gutes auf einen eingangsseitigen Abschnitt des Förderweges.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabeeinrichtung (9) wenigstens eine mit einer UV-Strahlungsquelle (11) zusammenwirkende Aufnahmewalze (10) und eine Einrichtung (13) zum Aufsprühen des Gutes auf die Aufnahmewalze umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmewalze (10) aus einem UV-Strahlen durchlassenden Quarzmaterial besteht und im Inneren der Aufnahmewalze eine UV-Strahlungsquelle (11) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderweg ein umlaufendes Förderband (15) umfaßt, längs dessen den UV-Strahlungsquellen zugewandtem Laufweg ein oder mehrere Wendeeinrichtungen (16) zum Umwenden des Gutes angeordnet sind.