EP0000773A1 - Irradiation process, multichamber photoreactor - Google Patents

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EP0000773A1
EP0000773A1 EP7878100585A EP78100585A EP0000773A1 EP 0000773 A1 EP0000773 A1 EP 0000773A1 EP 7878100585 A EP7878100585 A EP 7878100585A EP 78100585 A EP78100585 A EP 78100585A EP 0000773 A1 EP0000773 A1 EP 0000773A1
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EP
European Patent Office
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radiation
chamber
flow
medium
flow reactor
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Günther Otto Prof. Dr. Schenck
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Individual
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    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C02F1/325Irradiation devices or lamp constructions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/26Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by irradiation without heating
    • A23L3/28Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by irradiation without heating with ultraviolet light
    • AHUMAN NECESSITIES
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    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08Radiation
    • A61L2/10Ultraviolet radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/32Details relating to UV-irradiation devices
    • C02F2201/322Lamp arrangement
    • C02F2201/3221Lamps suspended above a water surface or pipe
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F2201/32Details relating to UV-irradiation devices
    • C02F2201/322Lamp arrangement
    • C02F2201/3227Units with two or more lamps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/32Details relating to UV-irradiation devices
    • C02F2201/322Lamp arrangement
    • C02F2201/3228Units having reflectors, e.g. coatings, baffles, plates, mirrors

Definitions

  • the invention relates to a method for cleaning, in particular for disinfecting and disinfecting flowable media in a flow reactor with a predetermined minimum radiation, i.e. Minimum dose, ultraviolet radiation predominantly in the wavelength range from 240 to 320 nm, at which the medium is conveyed through a flow reactor from at least one radiation room and is thereby exposed to UV radiation from a radiation source consisting of at least one lamp.
  • a predetermined minimum radiation i.e. Minimum dose
  • the invention also relates to a device for carrying out the method, consisting of a radiation source with at least one radiator which emits ultraviolet radiation predominantly in the wavelength range from 240 to 320 nm, and a flow reactor with at least one radiation chamber, which has a feed line and a discharge line for the medium to be irradiated and a monitoring device for the ultraviolet radiation.
  • Methods and devices for cleaning, in particular for disinfection or disinfection by ultraviolet rays are advantageously used instead of chemical agents in order to remove pathogenic, toxic or otherwise disruptive components which are sensitive to ultraviolet rays from water.
  • These can be microorganisms such as bacteria, spores, yeasts or fungi, algae etc., but also are viruses or bacteriophages. It can also be pollution that pollutes the environment, such as carcinogenic aromatics, various halogen compounds, especially chlorine compounds, for example also chlorophenols, etc.
  • Irradiation can be used in drinking water treatment and is particularly useful in connection with ion exchange or reverse osmosis. Investments. You can also swim - pool water disinfection hygienic drinking water quality.
  • the UV radiation process can also be used for circulating water, for example in air conditioning systems in hospitals, and can lead to significantly higher degrees of disinfection than required for drinking water, which is a prerequisite, for example, for use in ophthalmological preparations or when used as a detergent in the operating room.
  • Further areas of application can be found, for example, in the brewery and beverage industry, in the food, pharmaceutical and cosmetics industry, in the purification of waste water or in the production of the purest sea water for biotechnical purposes.
  • Photochemical disinfection, disinfection and detoxification reactions follow the well-known basic principles of photochemical reactions, the validity of which must be observed in practice.
  • concentration of pathogenic and other contaminants to be removed by UV radiation is very low.
  • the absorption of the medium to be irradiated is determined by other ingredients whose absorption competes with that of the microorganisms etc.
  • the highest possible utilization of the available photon current should be aimed for.
  • Layer thicknesses in which 90% of the incident photons are absorbed are generally sufficient for this purpose, since if this layer thickness is doubled, only a further 9% of the incident photons can be additionally absorbed.
  • the layer thickness characterized by 90% absorption is referred to as "effective depth of penetration”. At a wavelength of 254 nm, this can be 10 cm in particularly pure water, but also only a fraction of a millimeter in milk.
  • the ultraviolet radiation is carried out up to a conversion (inactivation) of 90 to 99% of the microorganisms or impurities initially present, an exponential course similar to that of kinetically analogous photochemical reactions can be seen.
  • the aforementioned conversion of 90 to 99% takes place in a fraction of the time that is generally required for sterilization or detoxification reactions.
  • the absolute amount of sales achieved which asymptotically approaches the number of inputs (number of germs / volume), is no longer of interest here. Rather, only the amount of cleaned medium of a required degree of cleaning (e.g. 10) is now of interest.
  • is the logarithmic absorption measure of the irradiated medium and d is its layer thickness in cm.
  • a photoreactor with approximately parallel radiation in which the radiation source is arranged in a reflector above the surface of the medium to be irradiated (M. Luckiesh, Applications of germicidal, erythemal and infrared energy, Van Nostrand, New York, 1946, p 257-265; company publication "Germicidal lamps and applications", LS-179, General Electric Company).
  • photoreactors of this type can only be used in connection with free-flowing media, but not in connection with printing systems in which the medium to be irradiated is conveyed through the photoreactor under pressure.
  • the photoreactor in a ring shape and to accommodate the radiation source in the interior of the ring;
  • the source of radiation is a high-pressure mercury lamp (W. Buch, water disinfection device “Uster”, AEG-Mitteilungen 1936, No. 5, pp. 178-181), but also a low-pressure mercury lamp (K. Wuhrmann, "disinfection of water using ultraviolet radiation” , Gas / Wasser / réelle 1960, Volume 14, pp. 100-102) or bundles of low-pressure mercury lamps (P. Ueberall, "The chemical-free drinking and process water disinfection with ultraviolet rays", Dieforce 1969, Volume 21, p. 321-327).
  • the photoreactors with a radiation source with radial radiation also include those whose emitters are accommodated in a suitable flow-through container, one or more times, in the manner of a diving lamp (L. Grün, M. Pitz, "UV rays in nozzle chambers and air ducts of air conditioning systems in Hospitals ", Zbl. MarieHygiene, I. department Orig. 1974, volume B 1 59, pp. 50-60).
  • the known photoreactors generally have layer thicknesses which only make up a fraction of the effective penetration depth.
  • the layer thickness of the medium to be irradiated should not exceed 7.62 cm (Department of Health, Education, and Welfare, Public Health Service; Division of Environmental Engineering and Food Protection; "Policy Statement on Use of the Ultraviolet Process for Disinfection of Water", April 1, 1966).
  • This restriction in the reactor diameter which is carried out for safety reasons, means that in many cases of high transmission factors the possibility of economic disinfection is wasted because then a substantial part of the photon energy radiated into the medium leaves the medium unused and is destroyed on the wall. Attempts to remedy this with mirrored walls have not proven to be particularly effective.
  • the radiation source consists of a plurality of emitters and the flow reactor consists of a plurality of radiation chambers, each provided with an emitter and connected in the flow direction perpendicular to the emitter axis by connecting chambers (German Offenlegungsschriften No. 2 422 838, 2,622,314).
  • Such devices have radiation chambers of relatively small layer thicknesses (for example less than 6.35 mm), so that the inhomogeneity of the degree of disinfection in the radiation chambers do not reach the degree as in other known devices with larger layer thicknesses.
  • a small fraction of the radiation emitted by the emitters reaches the connection chambers, a considerable proportion (approx. 75-95%) of the radiation is lost in this arrangement, for example when sterilizing drinking water with the above-mentioned layer thickness, without being usable for disinfection become.
  • the object of the present invention is accordingly to provide a method and a device for its exercise, which allow optimal utilization of the UV radiation emanating from the radiation source with the highest possible power.
  • the object is achieved in relation to the method in that the medium is conveyed through separate radiation chambers which are assigned to the radiation source and are arranged one behind the other in the radiation direction, and is exposed in each radiation chamber to a fraction of the total radiation emanating from the radiation source.
  • the invention is based on the knowledge that when the photoreactor is subdivided, the layer thickness of the radiation chambers can be selected in such a way that the change in the irradiance in the layer thickness does not have an unfavorable effect on the radiation economy. This results in a less inhomogeneous distribution of the degree of disinfection in each irradiation chamber. With a layer thickness for 90% absorption, a four to five-fold subdivision can result in the differences in the degree of sterilization within each irradiation chamber being less than 3 orders of magnitude, while the differences in the non-subdivided photoreactor are over 8 orders of magnitude.
  • the principle is based on that the efficiency of the photoreactor, which goes through an optimum with increasing layer thickness and then again sharply decreases, is set in such a way that one works with a layer of only partial absorption and then uses the photons leaving this layer in subsequent layers of similar or identical, only partial absorption.
  • the favorable effect achieved by the subdivision is largely independent of the radiation geometry of the respective photoreactor. It is found both in photoreactors in which the radiation source is formed by diving lamps, and in ring-shaped photoreactors in which the radiation source is mounted inside and / or outside; it is also found in photoreactors, the radiation source of which is arranged above the surface of the medium.
  • At least 50% of the radiation penetrating into the medium in the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source falls into the medium in the immediately following radiation chamber and no more than 50% of the penetrating radiation is absorbed in the medium in the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source; in the medium are absorbed in a flow reactor with up to 5 radiation chambers not more than (1 - 0.5 n ) ⁇ 100% of the total penetrating radiation, where n is the number of radiation chambers. It is not necessary for the incident radiation to be attenuated by the same fraction in each radiation chamber. As has already been explained above, the efficiency of cleaning or disinfection is determined by the gradient of the irradiance between the entrance and exit of the respective irradiation chamber.
  • the total absorption of the incident radiation should not exceed 75% in order to keep this gradient sufficiently small for each radiation chamber and to keep the overall efficiency as high as possible.
  • the gradient only has an effect at layer thicknesses in which no more than 60%, preferably no more than 50%, of the incident radiation is absorbed to the extent that this influence is acceptable for practical purposes. Therefore, the efficiency of cleaning or disinfection is already in one Two-chamber photoreactor considerably higher than with a single-chamber photoreactor with the same total layer thickness.
  • Another advantage of the multi-chamber photoreactor is that under such circumstances the flow characteristics of the medium in the radiation chambers lose their influence on cleaning or disinfection. In the multi-chamber photoreactor, special means for generating turbulent flow in the radiation chamber can therefore be dispensed with.
  • an oxidizing agent to the medium before or during the irradiation.
  • the oxidizing agent can be, for example, oxygen, ozone, halogen or a hypohalite. This not only favors the oxidative degradation of impurities contained in the medium, but also the disinfection is favorably influenced by additional secondary bactericidal effects.
  • the sensitivity of microorganisms to ultraviolet radiation is very different; for example, the sensitivity of fungi or algae is more than 2 orders of magnitude lower than the sensitivity of bacteria.
  • flow reactors for disinfection this results in a wide dose range, the full extent of which cannot be determined simply by increasing the radiation flow of the radiation source and / or reducing the flow of the medium to be irradiated.
  • it is therefore provided that at least a partial stream of the irradiated medium is returned to the flow reactor after the passage. In this way, the medium to be irradiated is passed through the reactor several times and thus irradiated with the corresponding multiple of the dose of the single pass. This procedure is also recommended in cases where the sterilized medium is removed from an ultraviolet sterilization system in varying amounts.
  • the medium is exposed to ultraviolet radiation in the wavelength range from 260 to 280 nm.
  • UV radiation from this wavelength range is particularly effective for photo-disinfection because microorganisms have a maximum sensitivity in this range (LJ Buttolph, "Practical application and sources of ultraviolet energy", Radiation Biology, McGraw Hill, New York, 1955, Volume 2 , Pp. 41-93). Irradiation in this wavelength range also avoids the photochemical formation of precipitates from media containing iron or manganese, which occurs when low-pressure mercury lamps are irradiated with 254 nm.
  • Another particular advantage of the radiation in the wavelength range from 260 to 280 nm is that the absorption of iron- or manganese-containing impurities drops sharply in this wavelength range and therefore to a much lesser extent than in the wavelength range which is emitted by low-pressure mercury lamps. acts as a radiation filter, which reduces the effectiveness of the radiation for photo disinfection.
  • the medium is advantageously conveyed successively through the radiation chambers of the flow reactor.
  • the flow reactor can then be operated with a larger flow, so that the flow rates in the radiation chambers of the multi-chamber photoreactor are increased compared to the flow rate in the single-chamber photoreactor.
  • Such an increase in the flow velocities and the reduction in the cross sections of the radiation chambers prevent flow short circuits which occur in single-chamber photoreactors with high layer thicknesses and low flow velocities.
  • the device according to the invention is characterized in that the radiation space of the flow reactor is separated by partition walls made of material permeable to the ultraviolet radiation into the radiation source radiation chambers that are assigned to one another and are arranged one behind the other in the direction of their radiation, that the radiation incident in the medium at least in the radiation chamber, which directly follows the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source, is fractions of the radiation that penetrates into the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source, and that the device for maintaining a predetermined minimum dose of radiation consists of flow control means for the medium, which are connected to the feed line or to the discharge line of the flow reactor.
  • the fraction of the radiation entering the radiation chamber directly following the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source can be at least 50% of the radiation penetrating into the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source and the absorption in the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source cannot be more than 50% and the total absorption in a flow reactor with up to 5 radiation chambers is up to (1 - 0.5 n ) * 100% of the total incident radiation, where n is the number of radiation chambers.
  • such a flow reactor consists of a trough-like vessel which is divided into a lower and an upper radiation chamber by a partition made of quartz glass panes.
  • the radiation source is located above the trough-like vessel in a reflector system which directs the radiation emanating from the radiation source in parallel into the trough-like vessel.
  • the seawater enters one of the two chambers and, after passing through the first chamber, passes through the second chamber.
  • the vessel subdivided by quartz glass panes in radiation chambers can itself consist of quartz glass, the radiation source being arranged in pairs on opposite sides of the vessel a system of single reflectors mounted spotlights is formed.
  • each radiator enclosed in a cladding tube in the manner of a diving lamp is surrounded by at least one quartz glass tube and the radiators are inserted in a common container, that the cladding tube and the quartz glass tube each delimit an inner radiation chamber and that the inner radiation chambers each communicate with the inside of the vessel and are connected either on the input side to the feed line or on the output side to the discharge line of the flow reactor.
  • the device according to the invention ensures that the irradiation takes place with the desired minimum dose regardless of the direction of flow through the inner irradiation chambers.
  • the invention is a device in which the beam lungsán and the flow reactor are arranged in a ring to each other, constructed so that the flow reactor consists of two closure parts provided with connecting means, which limit the irradiation chambers on the front side, and consists of pipe sections of different diameters attached to these, which are arranged coaxially one inside the other and the radiation chambers along the side limit.
  • the closure parts for each radiation chamber can have a connection piece which is connected to the associated radiation chamber via at least one inner channel.
  • the mean flow rate in an m-chamber photoreactor is approximately m times the average flow rate of a single-chamber photoreactor.
  • a volume part of the medium passes through all the radiation chambers in succession, from the highest to the lowest average radiation intensity or vice versa, whereby a much more uniform distribution of the energy supplied to the medium flowing through is achieved. This avoids overexposure in the vicinity of the radiation source and also underexposure in more distant areas, and thus the efficiency of the applied radiation dose increased considerably.
  • the subdivision of the photoreactor into a plurality of radiation chambers thus permits radiation at lower gradients of the radiation intensity and, through the series connection of the radiation chambers, a summation of the individual energy doses applied in the medium.
  • the photochemical efficiency of cleaning or disinfection in the multi-chamber photoreactor is significantly increased and an increased effective dose rate in the medium is achieved.
  • This allows the flow to be increased compared to a single-chamber photoreactor with a radiation source of the same UV power.
  • the mean flow velocities which are considerably increased in comparison to single-chamber photoreactors, have the additional advantage that the aforementioned flow short circuits are avoided and deposits from the medium occur less easily.
  • the tube pieces are alternately sealingly held and guided at their ends, and adjacent radiation chambers are connected to each other at the guided ends of the tube pieces. This simplifies the construction of the multi-chamber photoreactor with radiation chambers connected in series, since the connection between the radiation chambers is located within the flow reactor and only internal channels to the connecting pieces that serve as input and output connections have to be provided in the closure parts .
  • Multi-chamber photoreactors of the type described above with an outer piece of quartz glass tube can be concentrically surrounded in a known manner (German Offenlegungsschrift No. 2 119 961) by a plurality of radiators, each of which has its own paraboloid reflector, so that a optimal efficiency of the irradiation is made possible.
  • proper functioning of a single-chamber photoreactor of this type can only be guaranteed if the short-circuit phenomena discussed above are reliably avoided when flowing through.
  • the likelihood of such short-circuit phenomena increases, so that photoreactors of this type can generally only be used for narrow areas of application.
  • the subdivision with the formation of the multi-chamber photoreactor ensures that even media with low transmission pass through the flow-through reactor at such a speed that the irradiation with the required minimum dose is ensured and the occurrence of short-circuit phenomena during the flow is excluded.
  • the inner tube piece can be guided at both ends through corresponding openings in the closure parts and can be held in a sealing manner in the openings.
  • the outer tube section can be radiation-impermeable, have an observation opening and can be flanged to the closure parts in a sealing manner. This enables a more stable and further simplified construction of the photoreactor, inside the radiation source is attached.
  • the outer tube section can be mirrored, preferably so that the medium flowing through cannot act on the mirroring.
  • the pipe sections are held in a sealed manner on a closure part, the inner pipe section and every second outwardly following section are closed at the end facing away from the closure part, and each of the second outwardly following pipe sections is close to the closure part serving to hold them
  • the closure member has an inner channel, one end of which opens into the inner radiation chamber and the other end into a connecting piece.
  • an irradiation chamber facing away from the radiation source advantageously has a layer thickness which is at least twice the layer thickness of the irradiation chamber immediately adjacent to the radiation source.
  • the two radiation chambers with a low layer thickness are mainly effective, while with drinking water with a high transmission factor the radiation chamber with a greater layer thickness facing away from the radiation source is also included with good effectiveness.
  • Such a multi-chamber photoreactor can thus be used for the disinfection of drinking water in the entire range of transmission factors occurring, without additional measures being necessary in its construction.
  • Be Radiation chamber with a large layer thickness when using drinking water with high transmission results in a high output which cannot be achieved with photoreactors with smaller layer thicknesses or with a single-chamber photoreactor with a larger total layer thickness.
  • a total layer thickness of 7.62 cm is recommended for drinking water disinfection on seagoing vessels (Department of Health, Education, and Welfare Public Health Service; Division of Environmental Engineering and Food Protection; "Policy Statement on Use of the Ultraviolet Process for Disinfection of Water", 1. April 1966).
  • a pressure compensation device is expediently provided in the multi-chamber photoreactor according to the invention.
  • This can have a cover provided with pressure-tight bushings, pressure-tightly connected to the closure part holding the pipe pieces and connected to a barostat, the setpoint of the barostatic pressure control being determined by the inlet pressure of the medium at the flow reactor.
  • Such a device compensates for the pressure acting on the tube sections made of quartz glass during operation of the multi-chamber photoreactor. This prevents mechanical stresses from occurring on the stress-sensitive quartz glass tubes, which could lead to breakage.
  • At least one radiation chamber is provided with a compensation element for the flow profile which is effective over the flow cross section.
  • the arrangement of such compensation elements for the flow profile is particularly expedient for the radiation chamber with the highest radiation intensity.
  • a device in which a partial flow of the irradiated medium is returned to the flow reactor after the passage, is characterized in that the flow reactor is provided on the output side with a flow divider, the one outlet of which is connected to the extraction line and the second output of which is connected by a return flow feed pump and a check valve is connected to the inlet of the flow reactor.
  • the flow rate of the return feed pump can be adjustable in order to bring about a change in the return ratio; however, the return line can also have an adjustable flow restrictor.
  • the radiation source is formed by at least one antimony-doped xenon high-pressure lamp which has a strong emission in the wavelength range from 260 to 280 nm.
  • a lamp has a bactericidal dose rate per cm of emission length which is at least an order of magnitude higher than the corresponding radiation power of conventional low-pressure mercury quartz lamps.
  • the radiation levels that can be achieved with these emitters are therefore very much higher than the radiation levels that can be achieved with conventional mercury low-pressure lamps, this advantage being further increased by the previously mentioned favorable effects of the radiation in the wavelength range from 260 to 280 nm.
  • the radiation source can have at least one mercury vapor lamp in addition to the antimony-doped xenon high-pressure lamp having.
  • the radiation source contains at least one coiled radiator.
  • the radiation source can expediently be arranged in the interior of the flow-through reactor in a position close to the axis. Such an arrangement of the radiation source brings about the best radiation distribution in the radial direction.
  • the radiation source can be held independently of the flow reactor; in other versions, e.g. in the case of a pressure flow reactor, on the other hand, the radiation source is held in the flow reactor.
  • the arrangement of the radiation source inside the flow reactor is preferred for flow reactors of smaller volume.
  • the radiation source can have at least 4 axially parallel and symmetrical emitters arranged between the flow reactor and a reflector system surrounding it.
  • each radiator is expediently located in a separate, preferably paraboloid, reflector of the reflector system, in order to ensure optimum optical efficiency of the radiation into the flow reactor.
  • a further improvement in the radiation distribution can be achieved in the flow reactor according to the invention in that some of the radiators forming the radiation source are arranged inside the flow reactor and another part of the radiators, at least 4, are arranged axially parallel and symmetrically between the flow reactor and a reflector system surrounding it.
  • the emitters, as described above, are located in separate reflectors.
  • an antimony-doped xenon high-pressure lamp at least inside the flow reactor; this avoids the reflection losses that are unavoidable with reflectors and makes better use of the rays emitted by the highly effective antimony-doped xenon high-pressure lamp; at the same time, special water cooling is not necessary for this heater.
  • flow control means in order to maintain a predetermined minimum dose of the ultraviolet radiation, by means of which it is ensured that the medium penetrating the radiation chambers is always irradiated with the required minimum dose .
  • flow control means can have a flow restrictor, preferably an adjustable flow restrictor. With constant pressure at the inlet or outlet of the flow reactor, the flow can be adjusted to the required value.
  • the flow restrictor can consist of a constriction in the feed line or discharge line of the flow reactor, but it can also be formed by a suitable, precisely adjustable valve, the setting of which cannot be changed over time.
  • the flow control means according to the invention can also have a flow limiter which is independent of the inlet pressure.
  • Such flow restrictors are known and their use in connection with the flow reactors described here is particularly advantageous because they prevent a given flow from being exceeded in any case. Such a exceeding of the predetermined flow rate must be avoided, particularly in the case of the flow reactors for photo-disinfection, since an increase in the flow rate must necessarily lead to a drop below the predetermined minimum dose.
  • the flow control means can also have a pump with an adjustable delivery rate.
  • a pump allows the flow to be adapted to the desired radiation dose to the greatest extent possible.
  • a control device for the pump with an adjustable delivery rate which is supplied with a control signal originating from the monitoring device with setpoint adjustment.
  • the control device can have a power amplifier and a tachogenerator driven by the pump motor, and the tachogenerator signal can correspond to the control signal of the monitoring device at the input of the power amplifier be countered.
  • Known monitoring devices for flow reactors for photo disinfection contain a radiation detector which is arranged on the flow reactor and responds to the radiation passing through the flow reactor.
  • the detector If the value falls below a preset target value, the detector emits a signal by which a valve is activated, by means of which the medium to be irradiated is passed to a second flow reactor, by which an alarm signal is triggered and by which a cleaning device for the first photoreactor is actuated can (U.S. Patent No. 3,182,193).
  • a monitoring device is also known (US Pat. No. 3,462,597), which closes a solenoid valve in the feed for the medium to be irradiated in the event of failure of the lamp, the lamp transformer or an inadmissibly large drop in the mains voltage.
  • the device according to the invention connects the pump with adjustable delivery rate to a control device, the output signal of which depends on the radiation intensity measured in each case on the monitoring device. In this way it is possible to adapt the flow to the respective irradiance. This means that when the radiation power decreases, the flow rate decreases in the same ratio, so that it is ensured that the cleaning or disinfection quality (for example the degree of cleaning or disinfection) is maintained.
  • a control device allows the influences of aging on the radiation of the radiation source to be taken into account in a simple manner.
  • the described control of the flow with decreasing irradiance to maintain the set dose allows a particularly economical irradiation operation in pairs of multi-chamber photoreactors.
  • One of the photoreactors is put into operation with a new set of lamps, while the second continues to operate for half the life of its lamps.
  • both are operated optimally in accordance with the respective lamp outputs, and the total output fluctuation due to aging is only half of the previous size.
  • better use of lamps and electricity is guaranteed and, at the same time, better use of apparatus is achieved.
  • Figure 1 shows a two-chamber photoreactor 1 from a flow reactor in the form of a trough-like vessel 2 with a lid 3 which is pivotally hinged to the trough-like vessel 2 and is held in the closed position by a snap lock.
  • the vessel 2 is made of metal such as stainless steel, but can also be made from any other UV-resistant and other requirements, for example food regulations, sufficient material (stoneware, enamelled sheet metal, etc.).
  • the lid 3 carries a series of parallel paraboloid reflectors with a particularly UV-reflecting surface. Within the reflectors, UV emitters 6 are arranged perpendicular to the flow direction so that the flow cross section of the trough-like vessel 2 is irradiated evenly, including the edge areas.
  • Water-cooled, antimony-doped xenon high-pressure lamps are used for the purpose of disinfection; alternatively, low-pressure mercury quartz lamps of known design are also suitable for this. High-pressure mercury lamps or other emitters of suitable emission ranges can also be used for cleaning in the presence or absence of oxidizing agents.
  • the snap lock is connected to a safety circuit by means of which the radiators 6 are automatically switched off when the snap lock is opened.
  • the trough-like vessel 2 is divided in the flow direction by quartz glass panes 7 into two radiation chambers 8 and 9; the irradiation chamber 9 is defined as a lower irradiation chamber through the quartz glass plates 7 on a fixed layer thickness of 2 cm, while the layer thickness of the medium in the irradiation chamber 8 by means of the level controller 1 .7 described below can be varied.
  • the quartz glass panes 7 are in one removable stainless steel frame 10; the quartz glass panes 7 are fastened to the face frame 10 and this itself is fastened in a sealing manner to the inner wall of the trough-like vessel 2 by means of a cement which is resistant to UV radiation. Instead of cementing, the seal can also be made using preformed and UV-resistant seals.
  • the radiation chambers 8, 9 communicate with one another at their end facing away from the entrance and exit of the trough-like vessel 2.
  • the upper radiation chamber 8 is connected to a flow limiter 12 via a feed line 11.
  • the flow limiter serves to limit the flow to the permissible maximum value even when the inlet pressure is increased; such flow restrictors are sold, for example, by Eaton Corp., Controls Division, 191 East North Ave., Carol Stream, Illinois 60 187, USA.
  • the feed line 11 opens into the radiation chamber 8 via a perforated plate 13, which represents a compensation element for the flow profile and extends over the entire width of the radiation chamber 8.
  • the radiation chamber 9 opens via a similar perforated plate 15, which also acts as a compensating element for the flow profile, into a discharge line 16 with a level controller 17, which carries an air-permeable cover 18, for example made of cotton wool, for protection against contamination.
  • the perforated plates 13, 15 consist of material which is resistant to UV radiation and the medium flowing through and does not itself emit any disturbing impurities to the medium flowing through (stainless steel, coated metals, plastic, ceramic, quartz, glass).
  • the width of the holes is so large that the flow is not significantly impeded, but a flow profile which is uniform over the passage area is nevertheless produced.
  • the holes can also be replaced by openings of a different shape, such as slots.
  • the perforated plates 13, 15 are one with the trough-like vessel 2 on the one hand and the transition piece of the feed line 11 or the drain 16 on the other hand sealingly cemented in a suitable manner.
  • the level controller 17 has an inner tube 19, which is guided in a sealed manner in an overflow vessel 20 and is vertically displaceable and forms the outlet of the trough-like vessel 2. By vertically displacing the inner tube 19 in the level controller 17, different layer thicknesses can be adjusted in the upper radiation chamber 8 in adaptation to the optical density of the medium entering the flow reactor through the feed line 11.
  • the two-chamber photoreactor 1 has 20 mercury low-pressure quartz lamps (15 W, NN 15/44 Original Hanau Quarzlampen GmbH, Hanau) perpendicular to the direction of flow, which are distributed equally over the radiation chambers 8, 9 of 80 cm in length, each radiator in an assigned reflector and the lamp-reflector combinations are arranged at the smallest possible distance from each other.
  • Table 1 shows a comparison of the two-chamber photoreactor 1 with a single-chamber photoreactor of the same total layer thickness; Table 1 shows values for the flow Q-40 (m 3 / h) for a minimum dose of 40 mWs / cm 2 for different transmission factors T (1 cm) and different layer thicknesses of the upper radiation chamber 8.
  • the two-chamber photoreactor is suitable for the range of transmission factors T (1 cm) from 0.95 to 0.5; with T (1 cm) ⁇ 0.9 the layer thickness of the upper layer should be 4 cm and more, with T (1 cm) ⁇ 0.6 approx. 1 cm.
  • Figures 2 to 8 show the design of a multi-chamber photoreactor, in which the radiation source is designed in the manner of a diving lamp.
  • FIG. 2 shows in longitudinal section a first embodiment of a partial arrangement of the multi-chamber photoreactor with an emitter 24 in a cladding tube 25 made of quartz glass, which is inserted into a separating tube 35 likewise made of quartz glass.
  • the radiator 24 is an antimony-doped xenon high-pressure lamp for the purpose of disinfection; alternatively, low-pressure mercury quartz lamps of known design are also suitable for this. High-pressure mercury lamps or other emitters of suitable emission ranges can also be used for cleaning in the presence or absence of oxidizing agents.
  • the radiator 24 rests on a support 27 at the lower end of the cladding tube 25, which can be made of glass wool, for example.
  • the cladding tube 25 and the separating tube 35 are connected to one another via cuts 26, 36, which are held in tight engagement by suitable, known securing means (from Schott & Gen., Mainz).
  • the separating tube 35 carries two diametrically opposite connections 37 near its upper end.
  • a spacer is provided, by means of which the cladding tube 25 and the separating tube 35 are held at the same distance from one another over their length.
  • the spacer consists of two concentrically arranged spring washers 29, which are connected by three in the angle of 120 0 staggered webs 30 of resilient material (see Figure 3).
  • the spring rings 29 are mounted between the small projections 28, 38, the adjusted at angular intervals of about 120 0 and in the corresponding dimension of the spring ring 29 axial distance are arranged on the outside of the cladding tube 25 or on the inside of the shroud pipe 35th
  • This spacer can also be provided with a perforated plate for setting a flow profile which is uniform over the passage area, as will be explained in connection with FIG. 5.
  • FIG. 4 shows a converted partial arrangement similar to FIG. 2.
  • a quartz glass cladding tube 45 there is a radiator 24 of the aforementioned type. It is surrounded by a quartz glass separating tube 55 which has a narrowing at its upper end which is slightly wider than the cladding tube 45, and near its upper end carries two diametrically opposite connections 57.
  • the cladding tube 45 and the separating tube 55 are arranged concentrically to one another and are sealingly connected to one another at their upper ends by an overlapping sealing sleeve 46 made of an elastic plastic, which is resistant to the UV radiation and the medium flowing through.
  • the sealing sleeve 46 is secured by ligatures 48, which are designed in the manner of hose clips.
  • a spacer 67 is provided, by means of which the cladding tube 45 and the separating tube 55 are held at the same distance from one another over their length.
  • the spacer 67 (FIG. 5) is arranged according to FIG. 2 between projections 28 on the cladding tube 45 and projections 68 on the separating tube 55 and initially consists of a double spring ring 29 with resilient webs 30.
  • the outer spring ring 29 is axially projecting upward from its circumference Supports 69, the ends 70 of which are bent radially inwards and there hold in contact with the spring ring 29 by means of a plate 71 which has through openings 72.
  • the passage openings 72 in the plate 71 are assigned to the radiation chamber 49 formed by the cladding tube 45 and the separating tube 55 and are distributed uniformly over the respective passage area.
  • the plate 71 consists of material which is resistant to UV radiation and the medium flowing through and which does not give off impurities to the medium flowing through (stainless steel, coated metals, plastic, ceramic, glass, quartz).
  • the width of the passage openings 72 which may have a circular or other cross section, is so large that they do not substantially impede the flow, but nevertheless produce a flow profile which is uniform over the passage area.
  • the whole arrangement is such that the supports 69 are each located between the projections 68 on the inner wall of the separating tube 55.
  • the open end of the separating tube 35A is fused to the cladding tube 25A to form a unitary component, which is complex to manufacture and sensitive to use.
  • the spacer can also be formed solely by the plate 71 provided with through openings 72; the upper rim of the projections 28 and 68 then falls away, and the plate 71 is held in contact with the lower rim of the projections 28 and 68 by a snap ring.
  • an additional quartz glass tube 52 (see FIG. 4A) is arranged coaxially to the quartz glass tubes 45 and 55.
  • the quartz glass tube 52 is closed at the lower end; the upper open end tapers and is sealed with an overlapping sleeve 51 secured with ligatures 50 Quartz glass tube 55 connected in a similar manner as the quartz glass tubes 45 and 55.
  • the tapered end is fastened to the separating tube 55 just below the connections 57.
  • At least two through openings 53 in the wall of the quartz glass tube 52 near its tapered end are evenly distributed over its circumference.
  • the separating tube 55 extends up to a holder lying on the inside of the bottom of the quartz glass tube 52 and consists of a ring 59, from which a number of leaf springs 60 projecting and holding the end of the separating tube 55 protrude. Between the edge of the separating tube 55 and the ring 59 and the leaf springs 60 there is sufficient space for the unimpeded flow of the medium between the radiation chambers separated by the separating tube 55. However, the edge of the separating tube 55 can also be provided with cutouts for the connection between the radiation chambers and then lie directly on the ring 59.
  • the ring 59 and the leaf springs 60 are made of material which is resistant to UV radiation and the medium flowing through and does not itself emit any disturbing impurities to the medium flowing through (stainless steel, coated metals, preferably with fluorinated hydrocarbon polymers, plastics, ceramics, quartz , Glass).
  • the partial arrangements for the radiator 24 shown in FIGS. 2, 2A, 4 and 4A together with a tank 21 form the flow reactor 41 of the two-chamber photoreactor 20.
  • the tank 21 has supports 22 on its longitudinal walls, on each of which one of the tubes shown in FIGS Figure 2 shown subassemblies is attached.
  • the tank 21 and the carrier 22 are made of stainless steel and are welded together.
  • the tank 21 and the carrier 22 can, however, also consist of different materials which are suitably firmly connected to one another; the tank 21 is made of a material that is UV-resistant and meets all other requirements, such as food law provisions.
  • the open to the top Tank 21 opens into a source (not shown) for the medium to be irradiated; the tank 21 can optionally also be connected to the source of the medium to be irradiated via a connecting piece and a connecting line.
  • the outflow expediently consists of an overflow pipe extending from the bottom of the tank 21, which extends to the height of the passage openings 53. This ensures the desired constant fill level of the tank 21.
  • a sleeve 31 is provided with a locking screw 32, which carries a chain 33, possibly covered with a protective coating, which surrounds the partial arrangement and is suspended on the sleeve 31 in accordance with its circumference.
  • a protective coating which surrounds the partial arrangement and is suspended on the sleeve 31 in accordance with its circumference.
  • Such holders in connection with radiation devices are known and commercially available, so that they do not have to be described in detail here.
  • the sub-arrangement is only shown schematically in FIG. At the bottom of the tank 21 there are supports 34, on which the sub-assembly is seated, whereby additional security of the holder is achieved.
  • the connections 37 and 57 of those held on the carriers 22 Partial arrangements according to one of Figures 2 to 4 connected together to form a common (not shown) derivative.
  • the entering medium first passes through the tank 21 forming the first radiation chamber 23; it then exits through the inner radiation chamber 39 or 49 formed by the cladding tube 25 or 45 and the separating tube 35 or 55 and its connection 37 or 57 into the discharge line (not shown).
  • FIGS. 7 and 8 show a further embodiment of the flow reactor 41 for a two-chamber photoreactor 40 corresponding to FIG. 6, in which the tank 21, which supports a connection 91, is closed by a cover 80 which is provided with passages 81 and holders 82 , on which the sub-arrangement shown in Figure 2 is held sealed.
  • the brackets 82 each consist of a collar 83 projecting from the cover 80, in which the respective outer quartz glass tube 35 is guided.
  • the quartz glass tube 35 carries an O-ring 84 which abuts an inclined surface 85 on the upper inner edge of the collar 83 and is secured by a pressure ring 88 held with screws 86 which engage in threaded bores 87 on the top of the collar 83.
  • connections 37 of the sub-arrangements according to FIG. 2 are connected to a common derivation 90 via connecting lines 89.
  • the sub-arrangements according to FIG. 4 or the other sub-arrangements described above can be held in a sealing manner on the cover 80.
  • the open arrangement of the multi-chamber photoreactor 20 is advantageously used, for example, in climate washers, the outlet of which is located directly above the tank 21;
  • the closed arrangement of the multi-chamber photoreactor 40 enables other applications in which the medium is to be irradiated in a circulation process without excess pressure.
  • a flow limiter of the type described above is also expediently installed in the feed line here.
  • the disadvantage of the inhomogeneity of the irradiance distribution in the first irradiation chamber 23 formed by the tank 21 is compensated for by the fact that the medium is passed through the inner irradiation chamber 39 or 49, in which, under defined conditions, it is mixed with a lower gradient of the irradiance is exposed to a high minimum irradiance.
  • a smaller or larger number of the partial arrangements according to FIGS. 2 and 4 can be used in the multi-chamber photoresctor 20, 40.
  • the direction of flow is not critical for the function of the multi-chamber photoreactor 20, 40.
  • a flow reactor with a UV radiation source emitting predominantly in the range between 240 and 320 nm
  • devices in which the flow reactor and the Radiation source are arranged in a ring to each other In which the flow reactor and the Radiation source are arranged in a ring to each other.
  • An annular flow reactor can surround a radiation source arranged inside; however, an external radiation source can also be provided in the form of a series of emitters in respectively assigned reflectors, which surround the flow reactor in a ring shape, or both types of radiation sources can also be provided.
  • the flow reactor can also be tubular and is then combined with an external radiation source.
  • T (1 cm) 0.9; 0.8; 0.7 flows
  • Q-40 2.56; 1.42; 0.73 m3 / h obtained.
  • the first 6 columns of Table 3 contain the same information as Table 2.
  • Column V k shows the volumes of the individual radiation chambers and column Q-40 (k) the flow rates for which the minimum radiation dose of 40 in each individual radiation chamber mWs / cm 2 acts.
  • the last column of Table 3 shows the radiation doses E ⁇ t (k) in mWs / cm 2 , which the medium flowing through all the radiation chambers successively receives at a flow of 1.61 m 3 / h in each individual radiation chamber.
  • Q-40 (total) 1.61 m 3 / h
  • Table 4 shows the advantages of the multi-chamber photoreactor compared to the known single-chamber photoreactors.
  • the series connection of the radiation chambers offers a significantly increased security against flow short circuits and additionally a significantly improved mixing of the medium to be treated in the entire radiation field.
  • the flowing medium is guided through the radiation zone in alternating directions, the liquid particles being reoriented on the way through the radiation chambers by the forced reversal of the flowing layers. Since the series connection also works with relatively higher flow speeds, especially in the inner radiation chambers, flow conditions with significantly higher Reynolds numbers are possible compared to the single-chamber photoreactors. In addition to the better mixing, this has a favorable effect in suppressing precipitation.
  • Table 4 also shows in particular that the increase factors F increase sharply with decreasing transmission factors but constant layer thickness.
  • the single-chamber photoreactor has an optimum layer thickness for each transmission factor, ie such photoreactors are only slightly adaptable to media with variable or different transmission factors.
  • a multi-chamber photoreactor has the great advantage that it provides favorable performance even with media with highly variable or different transmission factors. The result of the radiation in the multi-chamber photoreactor is therefore not impaired in the case of media with a low transmission factor by the fact that considerable portions of the overall layer: receive only minimal radiation doses, and on the other hand the multi-chamber photoreactor with a high transmission factor of the medium allows the use of the given radiation flow through the high total layer thickness of all Radiation chambers.
  • Multi-chamber photoreactors with an annular arrangement of radiation source and flow reactor are constructed from a plurality of tube pieces made of quartz glass, which are arranged one inside the other and whose diameters are selected such that coaxial radiation chambers of the desired layer thickness are formed.
  • quartz glass tubes can be produced with the desired accuracy of the dimensions and are commercially available with suitable diameters and wall thicknesses.
  • the quartz glass tubes are centered to one another in a known manner and held between closure parts (see below) which close off the flow reactor at the end.
  • the closure parts have e.g. mounting grooves for the quartz glass tubes sealed by stuffing box packings and are provided with internal channels and connecting pieces through which the supply and discharge of the medium are effected when the radiation chambers are connected in parallel and in series connection.
  • Figures 9 to 12 show examples of annular multi-chamber photoreactors with internal radiation, with a pressure compensation device and with external radiation.
  • a three-chamber photoreactor 100 set up for internal irradiation is shown half in longitudinal section in FIG. 9. It contains a radiator 24 of the aforementioned type, which can be single or multiple turns to increase the irradiance in the photoreactor 100.
  • the radiator 24 is arranged near the axis in the interior of a flow reactor 101, which is formed by a radiation-impermeable outer jacket 102, by a first closure part 103 and a second closure part 104 and by a radiation-permeable inner cladding tube 105 which is held in the first closure part 103.
  • the inner cladding tube 105 is a quartz glass tube which is closed on one side and at the closed end of which the radiator 24 is on a Glass wool pack 27 rests.
  • the flow reactor 101 is divided into three radiation chambers 109, 110, 111 by a quartz glass tube 106 and a quartz glass tube 107 which is closed on one side and has through openings 108 ih of the wall at its open end, both of which are also held in the first closure part 103
  • the outer jacket 102 is provided at both ends with ring flanges 112 which have bores 113 distributed along their circumference. On the outside of the ring flanges 112 there are recesses 114 for receiving sealing 0-rings 115.
  • the closure parts 103 and 104 carry flanges 116 with holes 117 distributed along their circumference, the number and diameter of which correspond to the holes 113 in the ring flanges 112 of the outer casing 102 .
  • the outer casing 102 and the closure parts 103, 104 are arranged with the ring flanges 112 and the flanges 116 so that the bores 113 and 117 are aligned so that these parts are threaded bolts 118 which extend through the bores 113 and 117 and nuts 119 can be firmly connected.
  • the outer jacket 102 is provided with an opening 120 in the area of the radiation field of the emitter 24 for observation or control purposes, into which an aperture 121 with an outer ring flange 122 is fitted.
  • the tube 121 is closed by a cover 123 which is connected tightly and tightly, for example by screwing, to the ring flange 122.
  • the tube 121 is connected via a quartz window to the photodetector of a monitoring device for the radiation passing through the flow reactor 101.
  • the outer jacket 102 can be provided with a material reflecting the UV rays into the medium in order to utilize the UV power radiated onto the outer jacket 102 when the medium has a high transmission factor.
  • the reflective upper can Arrange the surface on the outside as well, which prevents the medium from influencing the reflectivity.
  • the outer jacket 102 and the closure parts 103, 104 consist of metal such as stainless steel, of metals with a protective coating of glass, enamel or plastic, of galvanized iron sheet, of ceramic; it can find for each 'material of suitable mechanical strength use, which is resistant to UV radiation and emits no foreign substances or pollutants to the flowing medium.
  • the cladding tube 105 and the quartz glass tubes 106, 107 can be fused with extension pieces, for example made of sintered quartz, in the areas that lie outside the radiation field of the radiator 24.
  • the closure part 103 is generally ring-shaped and has an inner diameter which is closely matched to the outer diameter of the cladding tube 105.
  • the annular closure part 103 carries two axial parts 124, 125, which extend on both sides of the flange 116 on its inner edge and serve to hold the cladding tube 105 or the quartz glass tubes 106 and 107.
  • the first axial part 124 is provided on its outer end with a counterbore 126 into which a stuffing box packing 127 is inserted.
  • the stuffing box packing 127 consists of two 0-rings 128, 130 separated by a guide ring 129, which by a pressure ring 131 with an annular flange 132, which is fastened by screws 133 to the outer surface of the first axial part 124, against which at the end of the counterbore 126 trained shoulder 134 are pressed.
  • the second axial part 125 is provided from the inside with three concentric annular grooves 135, 136 and 137, the depth of which decreases from the inside to the outside and the annular webs 138, 139, Train 140 and 141.
  • the webs 138 and 139 have small and different axial depths and delimit the innermost, deepest ring groove 135.
  • the middle ring groove 136 is delimited by the web 139 and the longer web 140, while the outermost, shallowest ring groove 137 by two webs 140 of the same depth. 141 is included.
  • the central annular groove 136 serves to receive the quartz glass tube 106, the end of which lies against the bottom of the annular groove 136 via an O-ring 142; a bushing 143 surrounds the O-ring 142 and the upper end of the quartz glass tube 106.
  • the quartz glass tube 106 is held firmly and sealed in the central ring groove 136 by a stuffing box packing 127, which is fastened to the outer surface of the web 140 with screws 133.
  • the outer annular groove 137 serves to receive the quartz glass tube 107, which is closed on one side, the open end of which lies against the bottom of the annular groove 137 via an O-ring 144; a bushing 145 surrounds the O-ring 144 and the open end of the quartz glass tube 107, which is closed on one side.
  • the quartz glass tube 107 is tightly and sealed above the passage openings 108 in the through a gland packing 127, which is fastened to the outer surface of the web 141 with screws 133 outer annular groove 137 held.
  • the closure part 103 has two radial channels 146 which open diametrically opposite in the peripheral surface of the flange 116 and which end in connecting pieces 147. At its inner end, the radial channels 146 are connected to an axial channel 148 which branches off at a right angle and opens into the bottom of the annular groove 135. This creates a connection between the connecting piece 147 and the inner radiation chamber 109.
  • the flange 116 additionally has an axially extending ventilation channel 149, which connects the outer radiation chamber 111 to a ventilation valve 150 on the outside of the flange 116.
  • the closure part 104 consists of a plate 151 with a central connecting piece 152.
  • the flow through the three-chamber photoreactor 100 takes place between the connecting pieces 147t and 152 through the radiation chambers 109, 110 and 111, the radiation chambers 110 and 111 communicating with one another through the through openings 108 in the wall of the quartz glass tube 107 closed on one side.
  • Annular perforated plates 154, 155 are provided to produce a uniform flow profile.
  • the perforated plate 154 is fastened to the web 139 of the second axial part 125 of the first closure part 103 and acts on the flow passing through the inner radiation chamber 109.
  • the perforated plate 155 lies against the ring 153 lying on the inner surface of the plate 151 of the second closure part 104 and acts on the flow passing through the outer radiation chamber 111; the quartz glass tube 107 bears on its inner edge, which is additionally guided at its closed end.
  • the perforated plates 154, 155 consist of material which is resistant to UV radiation and the medium flowing through and does not itself emit any foreign or harmful substances to the medium (stainless steel, coated metals, plastic, ceramic, quartz, glass).
  • the width of the holes is so large that the flow is not significantly hindered, but a flow profile which is uniform over the passage area is produced.
  • the holes can also be replaced by openings of another suitable shape such as slots.
  • the direction of flow does not play a role for the continuous operation of the three-chamber photoreactor 100. However, there may be significant differences when starting up the business. In the event of repeated interruptions in operation, it may be desirable to obtain medium of the required degree of purity or sterilization after a very short start-up time. Then it is expedient to remove the medium from the external radiation chamber via the connection piece 152 111 to flow through the inner radiation chamber 109 to the connecting piece 147. With the same direction of flow, in cases of precipitation formation, it can be achieved that the disruptive effect initially remains limited to the outer radiation chambers and does not question the overall result too quickly. For reasons of lamp cooling, however, the flow direction from the inside to the outside will generally be preferred, likewise in the case of fumigation.
  • the three-chamber photoreactor 100 shown in FIG. 9 has an inner radiation chamber 109 with a layer thickness of 0.8 cm, a middle radiation chamber 110 with a layer thickness of 1 cm and an outer radiation chamber 111 with a layer thickness of 3.4 cm.
  • the cladding tube 105 there is a mercury low-pressure quartz lamp (G 36 T g; General Electric) with an effective arc length of 75 cm, the radiation flux of which gives a power of 11 W UV-254 nm to the medium on the irradiated inner surface of the cladding tube 105.
  • G 36 T g General Electric
  • Table 5 the values given in Table 5 below are standardized to a radiation flux of 15 W UV-254 nm over an effective length of the irradiation area of 1 m in the radiation chamber 109.
  • the three-chamber photoreactor 100 shown in FIG. 9 is preferably used in all those cases in which high degrees of disinfection are to be achieved even with relatively low transmission factors, and is therefore not restricted to the disinfection of drinking water or the like.
  • the three-chamber photoreactor 100 described in FIG. 9, see row 1 in Table 5, shows superior performance and adaptability in the range of the transmission factors T (1 cm) 0.9 to 0.1.
  • FIG. 9 is suitable for the entire area of drinking water disinfection but also the area of biologically pre-treated wastewater with transmission factors T (1 cm) between 0.6 and 0.25, and thus also that of sugar solutions, colorless vinegar, light wines.
  • the three-chamber photoreactor 100 described by FIG. 9 is also well suited for special purposes, for example water purification with significantly increased radiation doses.
  • FIG. 10 shows a modification of the three-chamber photoreactor 100 with a pressure compensation device. Only the parts that have been changed compared to the three-chamber photoreactor 100 are shown in accordance with FIG. 9 and are provided with special reference numerals.
  • the flow reactor 171 consists of an outer tube 172, a first closure part 173 and a second closure part 174.
  • the radiator 24 (not shown) and the quartz glass tubes 105, 106, 107, also not shown, are designed and arranged as in the flow reactor 101 .
  • the outer casing 172 is provided for connection to the closure parts 173, 174 at both ends with ring flanges 182 which have reinforcements 181 running along their inner circumference and bores 183 distributed along their outer circumference.
  • ring flanges 182 On the outside of the ring flanges 182 there are ridges 184 which interact with seals 185 in recesses 190 on the respective counter flanges 186.
  • the counter flanges 186 of the closure parts 173, 174 have reinforcements 181 running along their inner circumference and bores 187 distributed along their outer circumference, the number and diameter of which correspond to the bores 185 in the ring flanges 182 of the outer casing 172.
  • the outer jacket 172 and the closure parts 173, 174 are arranged such that the bores 183 and 187 are aligned so that they are fixed by threaded bolts 188 which extend through the bores 183 and 187 and nuts 189 and are connected to each other in a pressure-tight manner.
  • the closure part 173 is provided on the counter flange 186 like the closure part 103 with axial parts, of which only the axial part 124 is shown in a hint. These axial parts are identical to the axial parts 124, 125 of the flow reactor 101 and, like these, serve to hold quartz glass tubes 105, 106, 107; these parts are therefore not shown in detail in FIG. 10.
  • the counter flange 186 also has two diametrically opposed radial channels 146 which open in its circumferential surface and end in connecting pieces 147.
  • the counter flange 186 On the side facing away from the outer tube 172, the counter flange 186 carries an attachment 191 which is fixedly connected to it or formed from a single piece, to which a rounded cover 192 with a counter flange 186 is flanged in a pressure-tight manner in the manner already described above via an annular flange 182.
  • the cover 192 has a central, pressure-tight, high-voltage and arcing-proof bushing 193 for the connection of the radiator 24 (not shown).
  • a connecting piece 194 is provided for connection to a barostat, which is designed commercially and is therefore not described in detail here.
  • the closure part 174 consists of a rounded cover 195 with a central connecting piece 196 and with a counter flange 186 for connection to the other ring flange 182 of the outer tube 172 in the manner already described above.
  • a ring 153 is supported within the cover 195 and, like in the flow reactor 101, a perforated plate 155 rests on it.
  • a pressure gas preferably an inert gas such as nitrogen, argon or, is fed from the barostat via the connecting piece 194 to the flow reactor 171 Carbon dioxide.
  • a pressure which is equal to the internal pressure of the flow reactor 171 is generated and maintained by the barostat. This prevents pressure differences occurring at the quartz glass tubes 105, 106, 107, which can lead to mechanical stresses and breakage of the quartz glass tubes.
  • FIG. 11 shows a further design of a multi-chamber photoreactor, which differs from the three-chamber photoreactor 100 essentially in the number of radiation chambers and in the design of the cladding tube.
  • FIG. 11 shows a two-chamber photoreactor 200 in the same representation as the three-chamber photoreactor 100 in FIG. 9.
  • a flow reactor 201 is formed by a radiation-impermeable outer jacket 202, by a first closure part 203 and a second closure part 204 and by a radiation-permeable inner cladding tube 205 which is held by both closure parts 203 and 204.
  • the inner cladding tube 205 is a quartz glass tube that is open on both sides.
  • the flow reactor 201 is divided into two radiation chambers 209, 211 by a quartz glass tube 207, the ends of which are held on the closure parts 203 and 204, respectively.
  • the outer jacket 202 is provided at both ends with ring flanges 212 which have bores 213 distributed along their circumference. On the outside of the ring flanges 212. There are recesses 214 for receiving sealing O-rings 15.
  • the closure parts 203, 204 carry flanges 216 with bores 217 distributed along their circumference.
  • the outer jacket 202 and the closure parts 203, 204 are firmly and sealingly connected to one another by threaded bolts 218, which extend through the bores 213 and 217 and are secured by nuts 219 connected.
  • the outer jacket 202 like the outer jacket 102 of the three-chamber photoreactor 100 according to FIG. 9, is provided with an opening 220 and a tube 221 with an annular flange 222 and cover 223 for observation or control purposes. Furthermore, the outer jacket 202 carries a lateral connection piece 224 near the end which is adjacent to the closure part 203.
  • the outer jacket 202, the closure parts 203, 204 and the quartz glass tubes 205, 207 are made of the same material as the corresponding parts of the three-chamber photoreactor 100 .
  • the closure parts 203, 204 are generally ring-shaped and have an inner diameter which is closely matched to the outer diameter of the cladding tube 205.
  • the closure part 203 has an axial part 225, which extends from the flange 216 on its inside into the interior of the flow reactor 201 and serves to hold the cladding tube 205 or the quartz glass tube 207 at one end of the flow reactor 201.
  • the closure part 203 is provided with a counterbore 226, into which a stuffing box packing 127 is inserted, which is fastened with screws 133 to the outer surface of the closure part 203 and holds the cladding tube 205 firmly and sealingly at this end of the flow reactor 201.
  • the axial part 225 is provided with an annular recess 235 which is delimited on the outside by an annular web 237.
  • the axial part 225 has an outer diameter which is closely matched to the inner diameter of the quartz glass tube 207, so that one end is pushed onto the axial part 225.
  • a sealing sleeve 240 which is optionally secured by ligatures in the manner of hose clips, surrounds the free part of the axial part 225 and the end of the quartz glass tube 207 pushed onto the remaining part. This end of the quartz glass tube 207 is thereby held firmly and sealingly on the closure part 203.
  • the closure part 203 has a channel 246 opening in its outer surface, which ends in a connecting piece 247.
  • the channel 246 is connected at its inner end to an axial channel 248 which extends through the axial part 225 and opens into the bottom of the annular recess 235. This creates a connection between the connection piece 247 and the inner radiation chamber 209.
  • the closure part 204 has an axial part 265 which extends away from the flange 216 on the inside of the flow reactor 201 and serves to hold the cladding tube 205 at the other end of the flow reactor 201.
  • the closure part 204 is provided with a counterbore 266 into which a stuffing box packing 127 is inserted, which is fastened with screws 133 to the outer surface of the closure part 204 and holds the cladding tube 205 firmly and sealingly at this end of the flow reactor 201.
  • a ring 268 is fastened to the closure part 204 with screws 267, from which protruding leaf springs 269 protrude like a crown, between which a protective sleeve 270 surrounding the other end of the quartz glass tube 207 is guided.
  • the closure part 204 has an axially extending drain channel 249, which connects the outer radiation chamber 211 to a drain valve 250 on the outside of the flange 216.
  • the flow through the two-chamber photoreactor 200 takes place between the connecting pieces 224 and 247 through the radiation chambers 209 and 211, which communicate with one another through the gaps (not shown) between the leaf springs 269 projecting into the flow reactor 201 from the inner surface of the closure part 204.
  • perforated plates 254, 255 are provided, which are designed as in the three-chamber photoreactor 100.
  • the perforated plate 254 is attached to the web 237 of the axial part 225 protruding from the annular recess 235 by the closure part 203 and acts on the flow passing through the inner radiation chamber 209.
  • the perforated plate 255 bears against a ring 251 fastened to the inner surface of the outer casing 202 near the connecting piece 224, which ring can thus also be formed in one piece; on the inside it lies against the end of the sealing sleeve 240.
  • the perforated plate 255 is secured against displacement by locking rings 256; it acts on the flow passing through the outer radiation chamber 211.
  • the outer diameter of the jacket tube 205 is 7.2 cm
  • the wall thickness of the quartz glass tubes' 205 and 207 in each case is 0.4 cm
  • the cladding tube 205 there is an antimony-doped xenon high-pressure lamp (original Hanau Quarzlampen GmbH, Hanau), whose radiation flow in the range from 260 to 280 nm with an effective length of 80 cm of the irradiation area at the radiation chamber 209 has a power of 100 W to the medium emits the irradiated inner surface of the cladding tube 205.
  • an antimony-doped xenon high-pressure lamp original Hanau Quarzlampen GmbH, Hanau
  • the data in the table are given for the transmission of the quartz glass at 254 nm, so as to facilitate comparison with the flow values Q-40 of the same photoreactors when using low-pressure mercury quartz lamps.
  • the transmission of the quartz glass is higher in the range from 260 to 280 nm, which results in an increase in the Q-40 values given in the table.
  • the two-chamber photoreactor 200 is particularly suitable for the purposes of water disinfection in the beverage industry and for UV disinfection in the drinking water supply.
  • the direction of flow hardly plays a role in the continuous operation of the two-chamber photoreactor 200.
  • the flow direction from the inner radiation chamber 209 through the outer radiation chamber 211 will generally be preferred, as well as in the case of fumigation. Because of the high flow rates, there are practically no disturbing start-up phenomena even when there are interruptions in the operation of the two-chamber photoreactor 200. Only if there is a risk of precipitation will the reverse flow direction be selected if necessary.
  • FIG. 3 Another embodiment of a two-chamber photoreactor is shown in FIG.
  • the two-chamber photoreactor 300 is provided for irradiation from the outside with a radiation source (not shown) consisting of 14 emitters (low-pressure mercury quartz lamps NN 30/89 Original Hanau Quarzlampen GmbH, Hanau).
  • the emitters are located in a reflector system made of parabolic reflectors, which is arranged concentrically to a Durohflußreaktor 301, each of which is assigned to one emitter.
  • the entire arrangement is surrounded by a radiation-impermeable housing, which also houses the ballast and operating elements as well as the monitoring device for the operation of the two-chamber photoreactor 300.
  • FIG. 12 corresponds the representation of the three-chamber photoreactor 100 in FIG. 9.
  • the flow reactor 301 is formed by a radiation-permeable outer tube 302 made of quartz glass, a holder 30, a closure part 304 and an inner tube 305 made of quartz glass.
  • the inner tube 305 divides the flow reactor 301 into two radiation chambers 309, 311.
  • the outer tube 302 is connected to the holder 303 or the closure part 304 via ring flange pieces 312, which are arranged near its ends, with bores 313 distributed along its circumference.
  • the holder 303 and the closure part 304 carry ring flanges 316 with holes 317 distributed along their circumference, the number and diameter of which correspond to the holes 313 in the ring flange pieces 312.
  • the ring flange pieces 312 and the holder 303 or the closure part 304 are arranged such that the bores 313 and 317 are aligned and the parts are connected to one another by means of threaded bolts 318 secured with nuts 319.
  • the flange parts 312 and 316 have an inner diameter which is closely matched to the outer diameter of the outer tube 302; on the inside they are provided with mutually facing annular recesses 320, against the bottom of which 0-rings 321 are pressed by a guide sleeve 322. In this way, the outer tube 302 is held firmly and sealingly.
  • the holder 303, the closure part 304 and the inner tube 305 are made of the same material as the corresponding parts of the two-chamber photoreactor 200.
  • the holder 303 is in the form of an axially stepped ring which in its first step 323 is closely matched to the outer diameter of the outer tube 302 and with a shoulder 358 is closely matched to the inner diameter of the outer tube 302 and is provided with connecting pieces 324; a second step 325 is close in the inside diameter to the outside diameter of the Adapted inner tube 305 and carries a counterbore 326, into which a stuffing box packing 127 is inserted, which is fastened with screws 133 to the outer surface of the holder 303 and holds the inner tube 305 firmly and sealingly in the holder 303.
  • a transition piece 328 provided with a ring flange 316 is fixedly and sealingly connected by threaded bolts 31 $ secured with nuts 319 by incorporating 0-rings 321.
  • the transition piece 328 has a clear width which is closely matched to the outer diameter of the inner tube 305; it extends a bit beyond one end of the inner tube 305 and then narrows to a connecting piece 329.
  • the closure part 304 consists of an axially extending ring 340 which carries the flange 316 and which is fixedly connected to or integrally with a plate 341 which closes the flow reactor 301.
  • the plate 341 carries on its inside an attached ring 342, which is fixedly connected to it or consists of one piece therewith and ends in a raised double ring 343 of U-shaped cross section.
  • the ring 342 runs below the inner tube 305 concentrically thereto; the double ring 343 is adapted to its dimensions, so that the inner tube 305 is guided at its other end in the double ring 343 (with the insertion of an elastic protective ring 344).
  • the ring 342 has through openings distributed around its circumference: 345, through which the radiation chambers 309, 311 communicate.
  • the plate 341 is provided with an axially extending emptying channel 349, which connects the outer radiation chamber 311 with an emptying valve 350 on the outside of the plate 341.
  • perforated plates 354, 355 are provided which are designed in accordance with the three-chamber photorepirator 100.
  • the perforated plate 354 lies within the transition piece 328, which is connected to the holder 303, the melting edge of the inner tube 305 and is secured by a snap ring 356.
  • a storage space 357 is formed between the connecting piece 329 of the transition piece 328 and the perforated plate 354, which acts on the flow passing through the inner radiation chamber 309.
  • the perforated plate 355 is held between the melting edge at one end of the outer tube 302 and the shoulder 358, which is formed in the first stage 323 of the holder 303, and acts on the flow passing through the outer radiation chamber 311.
  • the wall thickness of the quartz glass tubes 302 and 305 is in each case 0.4 cm
  • the performance comparison of the two-chamber photoreactor 300 is carried out with a tried and tested cylindrical single-chamber photoreactor with external radiation, since such single-chamber photoreactors are not built with larger diameters because of the risk of flow short-circuits.
  • external radiation offers the possibility of achieving significantly increased space-time yields, ie higher Q-40 flow rates with the same apparatus volume.
  • photoreactors with external radiation Because of the positive radiation geometry, the disadvantages of strong radiation gradient gradients in the reactor cross-section are much less, the multi-chamber photoreactor principle also offers considerable increases in performance.
  • the flow direction does not play an important role in the practical operation of the two-chamber photoreactor 300.
  • the water entering the inner radiation chamber 309 is practically ozone-free ( ⁇ 0.02 ppm) after exiting the outer radiation chamber 311; Detection by Palin's reagent or colorimetric analysis (diethyl-p-phenylenediamine and potassium iodide).
  • An emulsion of approx. 10 g of an aromatic tar oil in 70 m 3 water corresponding to the water content of a swimming pool contains approx. 0.13 mg / 1 aromatics, which are detected by their characteristic UV absorption.
  • the water is circulated through a sand filter system with a delivery rate of 25 m 3 / h.
  • the aromatic content (UV absorption) does not change. If a two-chamber photoreactor 300 is connected downstream of the sand filter system, no aromatic contaminants can be detected in the outlet of the photoreactor (UV absorption, 5 cm cell).
  • a further increase in output in the two-chamber photoreactor 300 can be achieved if internal radiation is also provided.
  • a photoreactor of this type is obtained in a simple manner by combining the corresponding elements from FIGS. 11 and 12, so that its construction need not be described in detail here.
  • An antimony-doped & xenon high-pressure lamp serves as the internal radiation source, which can also be single or multiple turns to increase the irradiance; mercury vapor lamps of suitable emission areas serve as external radiation sources.
  • Such radiators are commercially available and therefore do not need to be shown and explained in detail.
  • FIG. 13 schematically shows a flow diagram for the irradiation operation with return for the three-chamber photoreactor 200; however, a multi-chamber photoreactor 20, 100 or 300 can also be used instead.
  • the two-chamber photoreactor 40 which is already provided for an irradiation circuit, can also be used, which in this mode of operation is used for climate washers is used, but is less suitable for continuous disinfection with partial return than the other multi-chamber photoreactors mentioned.
  • the flow diagram contains the three-chamber photoreactor 200, the connecting piece 224 of which is connected to the supply line of the medium to be irradiated via a supply line 401 and a supply valve 402.
  • the connecting piece 247 is connected via a flow divider 403 with a vent valve 424 and connecting lines 404, 405, each of which carries a flow indicator 406, to a return 407 or a removal valve 408.
  • a flow limiter 12 is connected downstream of the feed valve 402.
  • the return 407 consists of a return feed pump in the form of a one-way feed pump 409 with constant delivery rate, a downstream check valve 410 and a connecting line 411 with flow indicator 406, which opens downstream of the valve 402 into the supply line.
  • the return 407 can instead of the one-way feed pump 409 also contain a return feed pump which is adjustable in its delivery capacity; if necessary, the return 407 can also be equipped with an adjustable flow restrictor.
  • the total volume of the return 407 is small compared to the volume of the respective multi-chamber photoreactor.
  • the flow divider 403 shown in FIG. 14 is constructed in the manner of a pressure overflow regulator.
  • the sectional view according to FIG. 14 shows a vessel 420, which is provided at the top with a vent valve 424 and whose inlet connection 421 is provided for connection to the two-chamber photoreactor 200.
  • the inlet connection 421 protrudes beyond the bottom of the vessel 420 and into the interior thereof.
  • a first outlet 422 runs from the bottom of the vessel 420 and leads to the return line 407 for connection to the connecting line 404.
  • the opening of the removal valve 408 is synchronously coupled to the opening of the supply valve 402, through which medium to be irradiated is fed to the two-chamber photoreactor 200 via the supply line 401.
  • the coupling is done by known mechanical, electrical, hydraulic, pneumatic means or the like.
  • the irradiated medium is now displaced out of the irradiation circuit system by the opened removal valve 408. Since the medium supplied is already diluted by the medium which has already been sterilized before it enters the two-chamber photoreactor 200, a medium with a lower number of incoming bacteria now passes through the photoreactor and a lower number of final bacteria results.
  • the medium to be sterilized is expediently added discontinuously in a small amount and passed through. This is done by batch-wise displacement of a large part of the reactor contents with simultaneous stopping of the reflux operation, followed by a period of irradiation in the circuit which, depending on the desired doses, can amount to several revolutions of the reactor volume.
  • a further controlled valve 412 (see FIG. 13A) is provided in the return line 407, which is coupled synchronously in a push-pull manner to the removal valve 408 or the supply valve 402 by one of the aforementioned means.
  • the two last-mentioned coupled valves remain open until the intended portions of the unirradiated medium have filled the photoreactor and the irradiated medium has left the photoreactor.
  • the valve 412 in the return 407 is opened synchronously and the radiation is carried out in the circuit until the next loading period.
  • a continuous removal of the sterilized medium can then be achieved in that the removal valve 408 is connected to an intermediate container with level control and an extraction point equipped with a flow limiter.
  • the easiest way to carry out the discontinuous supply of the medium is with the aid of a controlled metering pump, the respective metering portions of which must remain just below the reactor volume.
  • the further controlled valve 412 in the return 407 is coupled synchronously in push-pull to the metering pump by one of the aforementioned means, so that the medium is supplied only when the return 407 is closed.
  • the bleed valve 408 and the supply valve 402 can then be omitted.
  • the level control of the above-mentioned continuous removal device with an intermediate container can also be used to vary the period of the metering and thus the average of the flow rate if the need changes within the limits of the performance of the apparatus. In this way it is possible to achieve intended increases in dose while maintaining the function of a given photoreactor.
  • Multi-chamber photoreactors with the simple type of return operation are particularly suitable for water disinfection on seagoing ships.
  • the process of portionwise return radiation is particularly suitable for the application of high doses and thus for achieving the highest levels of cleaning and disinfection.
  • flow control means which ensure that a certain, maximum permissible flow rate of the medium in the multi-chamber photoreactors according to FIGS. 1 to 12 cannot be exceeded.
  • a flow restrictor in the feed line to the respective flow reactor is sufficient as a safety element.
  • an adjustable flow restrictor for example in the form of a valve, is recommended, but the more reliable flow restrictor 12 is preferably used here.
  • its interposition is also carried out when a pump is connected adjustable delivery rate is used, in which the delivery rate can be set immediately and also monitored.
  • the multi-chamber photoreactors described above are provided with conventional, known monitoring devices of the type mentioned at the outset. This ensures that an alarm is triggered and the entire radiation system is switched off if the irradiance drops below a predetermined target value. In addition, the radiation flow of the emitters decreases over time. Because of the exponential dependency of the irradiation result discussed above and thus also the performance of the multi-chamber photoreactor on the irradiance, a constant adaptation of the flow rate to the instantaneous irradiance is necessary for optimal use of the radiation emitted by the radiation source.
  • a feed pump 450 with an adjustable delivery rate is connected on the input side to a flow reactor 101, 201 or 301, and its delivery rate is adjusted by a controller, which is shown in the block diagram in FIG. 15, in accordance with the respective irradiance.
  • the control consists of a tachogenerator 452 connected to the pump motor 451 and a radiation-sensitive detector 453, which is connected to earth via a discharge resistor 456. And on the tube 121, 221 of a flow reactor 101 or 201 or on the inner tube 302 of the flow reactor 301 (with a suitable implementation) is attached and the output signal is applied to an amplifier 454.
  • the output signals of the tachometer generator 452 and the amplifier 454 are connected in opposition to one another at the input of a power amplifier 455, and the amplified differential voltage present at the output of the power amplifier 455 is used to supply the pump motor 451. In this way, the delivery rate is increased by a control built up from commercially available components the pump 450 adapted to the respective irradiance.
  • the respective radiation chambers are connected in series with respect to the direction of flow.
  • This circuit has its particular advantages in better mixing and the passage of the medium through all of the irradiation chambers of the photoreactor. In special cases, however, it may also be advantageous to connect radiation chambers in parallel, specifically when media with high transmission factors are to be processed.
  • FIGS. 11 and 12 Flow reactors of the type shown in FIGS. 11 and 12 can easily be modified so that the radiation chambers 209 and 211 or 309 and 311 are suitable for parallel flow according to FIGS. 16 and 17.
  • the modified version of the two-chamber photoreactor 200 consists of a flow reactor 501 which surrounds a UV radiation source 24 and essentially contains two radiation chambers 509 and 511, each of which is provided with inlet and outlet connections.
  • FIG. 16 shows a longitudinal section through one half of the flow reactor 501, the other half of which is of mirror-image design, very similar to this.
  • the flow reactor 501 consists of an outer jacket 202A, which differs from the outer jacket 202 of the flow reactor 201 only in that a further pair of opposing connecting pieces 224 is provided close to the other ring flange 212, not shown in FIG. However, only one observation opening 220 is provided, into which a tube 221 with an annular flange 222 and a cover 223 is inserted.
  • the flow reactor 501 is provided at both ends by identically designed closure parts 503 with an intermediate flange. member 504 closed, to which the closure parts 503 are fastened, for example, by means of screw bolts 506 which extend through the flanges 516 of the closure parts 503.
  • the intermediate flange members 504 have flanges 216 with bores 217 which are distributed over the flange 216 near the circumference thereof.
  • the outer jacket 202 and the intermediate flange members 504 are firmly and sealedly connected to one another by bolts 218, which extend through the bores 217 and are secured by nuts 219, with sealing rings 215 being arranged in annular recesses 214.
  • the closure members 503 are generally ring-shaped and extend axially from an outer end that closely conforms to the outer diameter of the cladding tube 205 to an inner end that closely conforms to the outer diameter of the quartz glass tube 207. At the outer end there is a counterbore 526, into which a stuffing box packing 127 is inserted, which are fastened to flange-like parts by means of bolts 533 and serve to hold the cladding tube 205 firmly and sealingly. In an intermediate area between the axial ends, the axial parts of the closure parts 503 expand to accommodate the quartz glass tube 207.
  • connection pieces 524 are arranged on the enlarged axial part in order to introduce the medium to be irradiated into the inner irradiation chamber 509.
  • a shoulder 552 which bears a perforated plate 554, which is secured by a securing ring 553, is formed on the inner wall of the enlarged axial part, close to the connecting piece 524.
  • the axial inner end of the closure part 503 extends in each case beyond the flange 516 for a purpose explained below.
  • Each intermediate flange member 504 is also generally ring-shaped and consists of a flange part and an axial part 537, the inside diameter of which is close to that Outside diameter of the quartz glass tube 207 is adapted.
  • the axial part 537 is provided with a counterbore 536 which extends over a length such that the axial inner end of the closure part 503 and a gland packing made of two sealing rings 538, 540 and a guide bush 539 can be accommodated therein.
  • This arrangement serves together with the flange 516 of the closure part 503, which is fastened to the flange of the intermediate flange member 504 by means of screw bolts 506, for firmly and sealingly holding the quartz glass tube 207 in a manner similar to how the cladding tube 205 is held by the stuffing box packing 127.
  • the end face of the axial part 537 is chamfered inwards in order to facilitate the centered insertion of the quartz glass tube 207 when assembling the flow reactor 501.
  • annular shoulder 251 is formed on the inner wall of the outer casing 202A, said ring shoulder abutting a perforated plate 254 which is held by a securing ring 253.
  • the parts of the flow reactor 501 are made of the same material as the corresponding parts of the flow reactor 201.
  • FIG. 17 shows a longitudinal section through one half of a flow reactor 301A, which is used in connection with an external radiation source.
  • the two halves of the flow reactor 301A are essentially mirror images of one another and their construction is identical to that part of the flow reactor 301 which is shown in FIG. 12 above the break line. It is therefore no further explanation is required at this point, except that two diametrically opposed pairs of connection pieces 324 form the connections for the inlet and outlet of the radiation chamber 311, while the (middle connection pieces 329 form the inlet and outlet of the radiation chamber 309.
  • Such flow reactors are used in connection with reverse osmosis plants which are used in numerous areas for the production of pure water, e.g. is used for the production of drinking water from sea water, for special purposes by clinics, electronics laboratories and pharmaceutical companies, as well as in the food industry.
  • reverse osmosis various types of membranes, often based on organic materials, are used, which have proven to be susceptible to growth by microorganisms, which endangers the operability of the systems and the hygienic quality of the water produced.
  • the reverse osmosis system is often followed by UV disinfection.
  • the medium introduced into the reversible osmosis is expediently subjected to UV disinfection in order to minimize the microorganism attack on the membranes from the outset.
  • the two-chamber photoreactor with radiation chambers connected in parallel offers a particularly inexpensive technical solution to simultaneously sterilize both the starting medium and the product water using a flow reactor and a radiation source.

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Abstract

Mehrkammer-Bestrahlungsverfahren und Mehrakammer-Photoreaktoren zur Reinigung, insbesondere Entkeimung und Desinfektion fließfähiger Medien mit UV-Strahlund im Wellenlängenbereich von 240 bis 320 nm in einem Durchflßreaktor ermöglichen weitgehende Ausnutzung der von der Strahlungsquelle ausgehenden UV-Strahlung bei hohen Durchflußraten. Der Bestrahlungsraum eines annularen Zweikammer-Photoreaktors (200) mit axial angeordnetem UV-Strahler (24) ist durch ein Quarzglasrohr (207) in zwei koaxiale Bestrahlungskammern (209, 211) geteilt, die so miteinander verbunden sind, daß das Medium unter Bestrahlung in Längsrichtung der Strahlungsquelle beide Bestrahlungskammern (209, 211) hintereinander unter Umkehrung der Strömungsrichtung durchläuft. Andere Ausführungsbeispiele für Mehrakammer-Photoreaktoren und Überwachungseinrichtungen für die Druchflußrate werden beschrieben, sowie Anordnungen für den Rücklaufbetrieb. Ein abgeänderter Zweikammer-Photoreaktor (500) besitzt getrennte Bestrahlungskammern (509, 511), durch die das Medium parallel gefördert wird, wie zur Wasserreinigung durch Umkehrosmose. Anwendungsgebiete: Stationäre und mobile Trinkwasserversorgung; Getränke- und Lebensmittelindustrie; Pharma- und Kosmetikbetriebe, Chemie und Biotechnologie; Reinstwasser für Klinik, Analytik, Elektronik, Photo-processing; Klimawäscher; Swimming pool; Aquaristik; Absasserbehandlung.Multi-chamber radiation processes and multi-chamber photoreactors for cleaning, in particular disinfection and disinfection of flowable media with UV rays and in the wavelength range from 240 to 320 nm in a flow-through reactor enable extensive use of the UV radiation emitted by the radiation source at high flow rates. The radiation chamber of an annular two-chamber photoreactor (200) with an axially arranged UV lamp (24) is divided by a quartz glass tube (207) into two coaxial radiation chambers (209, 211) which are connected to one another in such a way that the medium is irradiated in the longitudinal direction the radiation source passes through both radiation chambers (209, 211) one after the other while reversing the direction of flow. Other exemplary embodiments for multi-chamber photoreactors and monitoring devices for the flow rate are described, as well as arrangements for the return operation. A modified two-chamber photoreactor (500) has separate radiation chambers (509, 511) through which the medium is conveyed in parallel, such as for water purification by reverse osmosis. Areas of application: Stationary and mobile drinking water supply; Beverage and food industry; Pharmaceutical and cosmetic companies, chemistry and biotechnology; Ultrapure water for clinics, analytics, electronics, photo processing; Climate washer; Swimming pool; Aquaristics; Absasser treatment.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung, insbesondere zur Entkeimung und Desinfektion fließfähiger Medien in einem Durchflußreaktor mit einer vorbestimmten Mindestbestrahlung, d.h. Mindestdosis, ultravioletter Strahlung überwiegend im Wellenlängenbereich von 240 bis 320 nm, bei dem das Medium durch einen Durchflußreaktor aus mindestens einem Bestrahlungsraum gefördert und dabei der UV-Strahlung einer aus mindestens einem Strahler bestehenden Strahlungsquelle ausgesetzt wird.The invention relates to a method for cleaning, in particular for disinfecting and disinfecting flowable media in a flow reactor with a predetermined minimum radiation, i.e. Minimum dose, ultraviolet radiation predominantly in the wavelength range from 240 to 320 nm, at which the medium is conveyed through a flow reactor from at least one radiation room and is thereby exposed to UV radiation from a radiation source consisting of at least one lamp.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens, bestehend aus einer Strahlungsquelle mit mindestens einem Strahler, der ultraviolette Strahlung überwiegend im Wellenlängenbereich von 240 bis 320 nm emittiert, und aus einem Durchflußreaktor mit mindestens einem Bestrahlungsraum, der eine Zuleitung und eine Ableitung für das zu bestrahlende Medium und eine Uberwachungseinrichtung für die ultraviolette Strahlung aufweist.The invention also relates to a device for carrying out the method, consisting of a radiation source with at least one radiator which emits ultraviolet radiation predominantly in the wavelength range from 240 to 320 nm, and a flow reactor with at least one radiation chamber, which has a feed line and a discharge line for the medium to be irradiated and a monitoring device for the ultraviolet radiation.

Verfahren und Vorrichtungen zur Reinigung,insbesondere zur Entkeimung oder Desinfektion durch ultraviolette Strahlen werden mit Vorteil anstelle chemischer Mittel eingesetzt, um pathogene, toxische oder anderweitig störende und gegen ultraviolette Strahlen empfindliche Bestandteile aus Wasser zu entfernen. Dabei kann es sich um Mikroorganismen wie Bakterien, Sporen, Hefen oder Pilze, Algen etc., aber auch um Viren oder Bakteriophagen handeln. Auch kann es sich um solche die Umwelt belastende Verunreinigungen handeln wie cancerogene Aromaten, mannigfaltige Halogen-, vor allem Chlorverbindungen, z.B. auch Chlorphenole etc. Die Bestrahlung kann bei der Trinkwasseraufbereitung eingesetzt werden und ist besonders nützlich in Verbindung mit Ionenaustauscher- oder Umkehr-Osmose-Anlagen. Sie kann auch Schwimm- badwasser auf hygienische Trinkwasserqualität desinfizieren. Das UV-Bestrahlungsverfahren kann aber auch für Umlaufwasser beispielsweise von Klimaanlagen in Krankenhäusern eingesetzt werden und kann zu wesentlich höheren Entkeimungsgraden führen als sie für Trinkwasser verlangt werden, was z.B. für den Einsatz in ophthalmologischen Präparaten oder bei der Verwendung als Spülmittel im Operationssaal eine Voraussetzung ist. Weitere Einsatzbereiche finden sich z.B. in der Brauerei- und Getränkeindustrie, in der Nahrungsmittel-, Pharma- und Kosmetika-Industrie, bei der Reinigung von Abwässern oder der Herstellung reinsten Meerwassers für biotechnische Zwecke.Methods and devices for cleaning, in particular for disinfection or disinfection by ultraviolet rays, are advantageously used instead of chemical agents in order to remove pathogenic, toxic or otherwise disruptive components which are sensitive to ultraviolet rays from water. These can be microorganisms such as bacteria, spores, yeasts or fungi, algae etc., but also are viruses or bacteriophages. It can also be pollution that pollutes the environment, such as carcinogenic aromatics, various halogen compounds, especially chlorine compounds, for example also chlorophenols, etc. Irradiation can be used in drinking water treatment and is particularly useful in connection with ion exchange or reverse osmosis. Investments. You can also swim - pool water disinfection hygienic drinking water quality. However, the UV radiation process can also be used for circulating water, for example in air conditioning systems in hospitals, and can lead to significantly higher degrees of disinfection than required for drinking water, which is a prerequisite, for example, for use in ophthalmological preparations or when used as a detergent in the operating room. Further areas of application can be found, for example, in the brewery and beverage industry, in the food, pharmaceutical and cosmetics industry, in the purification of waste water or in the production of the purest sea water for biotechnical purposes.

Photochemische Entkeimungs- bzw. Desinfektions- und Entgiftungsreaktionen folgen den bekannten Grundprinzipien photochemischer Reaktionen, deren Gültigkeit bei der praktischen Durchführung zu beachten ist. Im allgemeinen ist die Konzentration der pathogenen und sonstigen durch die UV-Bestrahlung zu entfernenden Verunreinigungen sehr niedrig. Praktisch wird daher die Absorption des zu bestrahlenden Mediums durch andere Inhaltsstoffe bestimmt, deren Absorption mit der der Mikroorganismen etc. konkurriert. Dabei ist eine möglichst hohe Ausnutzung des verfügbaren Photonenstroms anzustreben. Hierzu genügen it allgemeinen solche Schichtdicken, in denen 90 % der eingestrahlten Photonen absorbiert werden, da bei einerferdoppelung dieser Schichtdicke nur weitere 9 % der eingestrahlten Photonen zusätzlich absorbiert werden können. In der UV-Entkeimungstechnik bezeichnet man daher die durch 90 % Absorption charakterisierte Schichtdicke als "wirksame Eindringtiefe". Diese kann bei einer Wellenlänge von 254 nm vielmal 10 cm in besonders reinem Wasser, aber auch nur Bruchteile von Millimetern in Milch betragen.Photochemical disinfection, disinfection and detoxification reactions follow the well-known basic principles of photochemical reactions, the validity of which must be observed in practice. In general, the concentration of pathogenic and other contaminants to be removed by UV radiation is very low. In practice, therefore, the absorption of the medium to be irradiated is determined by other ingredients whose absorption competes with that of the microorganisms etc. The highest possible utilization of the available photon current should be aimed for. Layer thicknesses in which 90% of the incident photons are absorbed are generally sufficient for this purpose, since if this layer thickness is doubled, only a further 9% of the incident photons can be additionally absorbed. In UV disinfection technology, the layer thickness characterized by 90% absorption is referred to as "effective depth of penetration". At a wavelength of 254 nm, this can be 10 cm in particularly pure water, but also only a fraction of a millimeter in milk.

Führt man die Ultraviolett-Bestrahlung bis zu einem Umsatz (Inaktivierung) von 90 bis 99 % der anfänglich vorhandenen Mikroorganismen bzw. Verunreinigungen durch, so zeigt sich angenähert ein exponentieller Verlauf wie bei kinetisch analogen photochemischen Reaktionen. Der vorgenannte Umsatz von 90 bis 99 % erfolgt dabei in einem Bruchteil der Zeit, die für Entkeimungs- bzw. Entgiftungsreaktionen im allgemeinen erforderlich ist. Hier interessiert dann nicht mehr die absolute Höhe des erzielten Umsatzes, der sich asymptotisch der Eingangszahl (Anzahl Keime/Volumen) nähert. Vielmehr interessiert nun nur noch die Menge an gereinigtem Medium eines verlangten Reinigungsgrades (z.B. 10 ). Hier zeigt sich, daß das durch photochemische Überlegungen nahegelegte Arbeiten mit einer Schichtdicke entsprechend 90 % Absorption, also mit der sog. "wirksamen Eindringtiefe", kein optimales Ergebnis liefert. Infolge des exponentiellen Lambertschen Absorptionsgesetzes kommt es in der durchstrahlten Schicht zu einer inhomogenen Geschwindigkeitsverteilung der Reinigung. Wegen der bei den heute verwendeten leistungsfähigen Strahlungsquellen in den Durchflußreaktoren überwiegend laminaren Strömungscharakteristik des durchstrahlten Mediums kommt es in diesem zum Aufbau einer logarithmischen Verteilung der Reinigungsgrade, wobei die wesentlich geringere Reinigung in größerer Entfernung von der Strahlungsquelle überwiegt.If the ultraviolet radiation is carried out up to a conversion (inactivation) of 90 to 99% of the microorganisms or impurities initially present, an exponential course similar to that of kinetically analogous photochemical reactions can be seen. The aforementioned conversion of 90 to 99% takes place in a fraction of the time that is generally required for sterilization or detoxification reactions. The absolute amount of sales achieved, which asymptotically approaches the number of inputs (number of germs / volume), is no longer of interest here. Rather, only the amount of cleaned medium of a required degree of cleaning (e.g. 10) is now of interest. Here it can be seen that the work suggested by photochemical considerations with a layer thickness corresponding to 90% absorption, ie with the so-called "effective penetration depth", does not provide an optimal result. As a result of the exponential Lambert absorption law, there is an inhomogeneous speed distribution of the cleaning in the irradiated layer. Because of the predominantly laminar flow characteristics of the irradiated medium in the high-performance radiation sources used in the flow reactors, a logarithmic distribution of the degrees of purification occurs in this, the much less cleaning predominating at a greater distance from the radiation source.

Für die Abtötung (Inaktivierung) von Mikroorganismen als Beispiel einer Reinigung in den für die Wasserentkeimung notwendigen Dosisbereichen gilt das einfache Dosiswirkungsprinzip. Hiernach wird die Mikroorganismen-Eingangskonzentration (Eingangszahl pro ml) No durch die Dosis E . t (E = Bestrahlungsstärke; t = Dauer der Bestrahlung) gemäß einer für jede Spezies charakteristischen Empfindlichkeitskonstante k auf die Mikroorganismenkonzentration Nt zum Zeitpunkt t reduziert:

Figure imgb0001
For the killing (inactivation) of microorganisms as an example of cleaning in the dose ranges necessary for water disinfection, the simple dose effect principle applies. Thereafter, the microorganism input concentration (input number per ml) N o by the dose E. t (E = irradiance; t = duration of irradiation) reduced to the microorganism concentration N t at time t according to a sensitivity constant k characteristic of each species:
Figure imgb0001

Bei parallel gerichteter Einstrahlung gilt, daß die Bestrahlungsstärke E selbst nach dem Lambertschen Absorptionsgesetz exponentiell mit der Schichtdicke des durchstrahlten Mediums abnimmt. Insgesamt ergibt sich daher die folgende Beziehung für die Reduktion der Keimzahl N nach der Bestrahlungszeit t

Figure imgb0002
In the case of parallel radiation, the irradiance E decreases exponentially with the layer thickness of the irradiated medium even according to Lambert's law of absorption. Overall, the following relationship therefore results for the reduction in the number of bacteria N after the irradiation time t
Figure imgb0002

In dieser Gleichung ist α das logarithmische Absorptionsmaß des durchstrahlten Mediums und d seine Schichtdicke in cm.In this equation, α is the logarithmic absorption measure of the irradiated medium and d is its layer thickness in cm.

Bei nicht parallel gerichteter Einstrahlung tritt eine zusätzliche Veränderung der Bestrahlungsstärke entsprechend der Geometrie des Durchflußreaktors ein, die in der vorgenannten Gleichung durch einen entsprechenden Geometriefaktor G berücksichtigt wird.If the irradiation is not directed in parallel, an additional change in the irradiance occurs in accordance with the geometry of the flow reactor, which is taken into account in the aforementioned equation by a corresponding geometry factor G.

Es ist ein Photoreaktor mit annähernd parallel gerichteter Einstrahlung bekannt, bei dem die Strahlungsquelle oberhalb der Oberfläche des zu bestrahlenden Mediums in einem Reflektor angeordnet ist (M. Luckiesh, Applications of germicidal, erythemal and infrared energy, Van Nostrand, New York, 1946, S. 257-265; Firmenschrift "Germicidal lamps and applications", LS-179, General Electric Company). Photoreaktoren dieser Art sind jedoch nur im Zusammenhang mit frei fließenden Medien verwendbar, nicht aber im Zusammenhang mit Drucksystemen, in denen das zu bestrahlende Medium unter Druck durch den Photoreaktor gefördert wird.A photoreactor with approximately parallel radiation is known, in which the radiation source is arranged in a reflector above the surface of the medium to be irradiated (M. Luckiesh, Applications of germicidal, erythemal and infrared energy, Van Nostrand, New York, 1946, p 257-265; company publication "Germicidal lamps and applications", LS-179, General Electric Company). However, photoreactors of this type can only be used in connection with free-flowing media, but not in connection with printing systems in which the medium to be irradiated is conveyed through the photoreactor under pressure.

Für solche Vorrichtungen ist vorgeschlagen worden, den Photoreaktor ringförmig auszubilden und die Strahlungsquelle im Innenraum des Ringes unterzubringen; dabei ist als Strahlungsquelle eine Quecksilberhochdrucklampe (W. Buch, Wasserentkeimungsgerät "Uster", AEG-Mitteilungen 1936, Nr.5, S. 178-181), aber auch eine Quecksilberniederdrucklampe (K. Wuhrmann, "Desinfektion von Wasser mittels Ultraviolett-Bestrahlung", Gas/Wasser/Wärme 1960, Band 14, S. 100-102) bzw. Bündel von Quecksilberniederdrucklampen verwendet worden (P. Ueberall, "Die chemikalienfreie Trink- und Brauchwasserentkeimung mit ultravioletten Strahlen", Die Stärke 1969, Band 21, S. 321-327). Zum Ausgleich der durch das Lambertsche Absorptionsgesetz und die Geometrie des Photoreaktors bedingten starken Abnahme der Bestrahlungsstärke bei einem ringförmigen Photoreaktor ist vorgeschlagen worden, die Strahlungsquelle aus mehreren Lampen aufzubauen, die in einzelnen Reflektoren angeordnet sind, die einen ringförmigen Durchflußreaktor von außen konzentrisch umgeben (Deutsche Offenlegungsschrift Nr. 2 119 961), wobei gegebenenfalls zusätzliche Lampen im Innenraum angeordnet werden können (Deutsche Offenlegungsschrift 2 205 598). Zu den Photoreaktoren mit einer Strahlungsquelle mit radialer Ausstrahlung gehören auch noch solche, deren Strahler einfach oder mehrfach nach Art einer Tauchlampe in einem geeigneten durchströmten Behälter untergebracht ist (L. Grün, M. Pitz, "UV-Strahlen in Düsenkammern und Luftkanälen von Klimaanlagen in Krankenhäusern", Zbl. fürHygiene, I.Abteilung Orig. 1974, Band B 159, S. 50-60).For such devices, it has been proposed to design the photoreactor in a ring shape and to accommodate the radiation source in the interior of the ring; the source of radiation is a high-pressure mercury lamp (W. Buch, water disinfection device "Uster", AEG-Mitteilungen 1936, No. 5, pp. 178-181), but also a low-pressure mercury lamp (K. Wuhrmann, "disinfection of water using ultraviolet radiation" , Gas / Wasser / Wärme 1960, Volume 14, pp. 100-102) or bundles of low-pressure mercury lamps (P. Ueberall, "The chemical-free drinking and process water disinfection with ultraviolet rays", Dieforce 1969, Volume 21, p. 321-327). In order to compensate for the sharp decrease in the irradiance in a ring-shaped photoreactor caused by the Lambert absorption law and the geometry of the photoreactor, it has been proposed to build up the radiation source from a plurality of lamps which are arranged in individual reflectors which concentrically surround a ring-shaped flow reactor from the outside (German Offenlegungsschrift No. 2 119 961), whereby additional lamps can optionally be arranged in the interior (German Offenlegungsschrift 2 205 598). The photoreactors with a radiation source with radial radiation also include those whose emitters are accommodated in a suitable flow-through container, one or more times, in the manner of a diving lamp (L. Grün, M. Pitz, "UV rays in nozzle chambers and air ducts of air conditioning systems in Hospitals ", Zbl. FürHygiene, I. department Orig. 1974, volume B 1 59, pp. 50-60).

Obwohl die effektiven Eindringtiefen für 90 % Absorption für viele Medien bekannt sind, weisen die bekannten Photoreaktoren im allgemeinen solche Schichtdicken auf, die nur Bruchteile der effektiven Eindringtiefe ausmachen. Für die Entkeimung von Trinkwasser auf Seeschiffen besteht sogar die Vorschrift, daß die Schichtdicke des zu bestrahlenden Mediums 7.62 cm nicht überschreiten soll (Department of Health, Education, and Welfare,Public Health Service; Division of Environmental Engineering and Food Protection; "Policy Statement on Use of the Ultraviolet Process for Disinfection of Water", 1.April 1966). Diese aus Sicherheitsgründen vorgenommene Beschränkung im Reaktordurchmesser führt dazu, daß in den vielen Fällen hoher Transmissionsfaktoren die Möglichkeit wirtschaftlicher Entkeimung verschenkt wird, weil dann ein wesentlicher Teil der in das Medium eingestrahlten Photonenenergie das Medium ungenutzt verläßt und an der Wand vernichtet wird. Versuche, dem durch verspiegelte Wandungen abzuhelfen, haben sich als nicht besonders wirksam erwiesen.Although the effective penetration depths for 90% absorption are known for many media, the known photoreactors generally have layer thicknesses which only make up a fraction of the effective penetration depth. For the disinfection of drinking water on seagoing ships, there is even a requirement that the layer thickness of the medium to be irradiated should not exceed 7.62 cm (Department of Health, Education, and Welfare, Public Health Service; Division of Environmental Engineering and Food Protection; "Policy Statement on Use of the Ultraviolet Process for Disinfection of Water", April 1, 1966). This restriction in the reactor diameter, which is carried out for safety reasons, means that in many cases of high transmission factors the possibility of economic disinfection is wasted because then a substantial part of the photon energy radiated into the medium leaves the medium unused and is destroyed on the wall. Attempts to remedy this with mirrored walls have not proven to be particularly effective.

Bestrahlt man (bei paralleler Einstrahlung) in einer Schicht mit 90 % Absorption und mit einer so hohen Dosis, daß die Entkeimung in der ersten Schicht mit 10 % Absorption mindestens 10-10 erreicht, so ergibt sich nach der voranstehenden Gleichung eine Inhomogenität der Entkeimungsgrade, die von 10-9 in der ersten Schicht bis zu 10-1 in der letzten Schicht reicht. Als mittleres Ergebnis wird dann ein Entkeimungsgrad von der Größenordnung 10-2 erreicht, was wenig befriedigt, wenn man berücksichtigt, daß der theoretisch unter Annahme einer nicht logarithmisch abfallenden, sondern mittleren Bestrahlungsstärke erreichbare Entkeimungsgrad in der Größenordnung von 10-4 liegt.If one irradiates (with parallel irradiation) in a layer with 90% absorption and with such a high dose that the disinfection in the first layer with 10% absorption reaches at least 10 -10 , then the above equation results in an inhomogeneity of the degree of disinfection, which ranges from 10 -9 in the first shift to 10-1 in the last shift. As a mean result, a degree of disinfection of the order of magnitude of 10-2 is achieved, which is unsatisfactory if one takes into account that the degree of disinfection theoretically achievable, assuming a log radiation that does not decrease logarithmically, but rather average, is in the order of 10 -4 .

Es sind weiterhin Vorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen die Strahlungsquelle aus mehreren Strahlern und der Durchflußreaktor aus mehreren Bestrahlungskammern besteht, die jeweils mit einem Strahler versehen und in Durchflußrichtung senkrecht zur Strahlerachse durch Verbindungskammern verbunden sind (Deutsche Offenlegungsschriften Nr. 2 422 838, 2 622 314). Solche Vorrichtungen haben Bestrahlungskammern verhältnismäßig geringer Schichtdicken (z.B. unter 6.35 mm), so daß die Inhomogenität der Entkeimungsgrade in den Bestrahlungskammern nicht den Grad erreicht wie bei anderen bekannten Vorrichtungen mit größeren Schichtdicken. Obwohl ein geringer Bruchteil der von den Strahlern ausgehenden Strahlung die Verbindungskammern erreicht, geht in dieser Anordnung z.B. bei der Entkeimung von Trinkwasser bei der oben genannten Schichtdicke ein erheblicher Anteil (ca. 75-95 %) der Strahlung verloren, ohne für die Entkeimung nutzbar zu werden.Devices of the type mentioned at the outset are also known, in which the radiation source consists of a plurality of emitters and the flow reactor consists of a plurality of radiation chambers, each provided with an emitter and connected in the flow direction perpendicular to the emitter axis by connecting chambers (German Offenlegungsschriften No. 2 422 838, 2,622,314). Such devices have radiation chambers of relatively small layer thicknesses (for example less than 6.35 mm), so that the inhomogeneity of the degree of disinfection in the radiation chambers do not reach the degree as in other known devices with larger layer thicknesses. Although a small fraction of the radiation emitted by the emitters reaches the connection chambers, a considerable proportion (approx. 75-95%) of the radiation is lost in this arrangement, for example when sterilizing drinking water with the above-mentioned layer thickness, without being usable for disinfection become.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Ausübung anzugeben, die eine optimale Ausnutzung der von der Strahlungsquelle ausgehenden UV-Strahlung bei möglichst hoher Leistung gestatten.The object of the present invention is accordingly to provide a method and a device for its exercise, which allow optimal utilization of the UV radiation emanating from the radiation source with the highest possible power.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Bezug auf das Verfahren dadurch gelöst, daß das Medium durch getrennte, der Strahlungsquelle gemeinsam zugeordnete und in deren Strahlungsrichtung hintereinander angeordnete Bestrahlungskammern gefördert wird und in jeder Bestrahlungskammer einem Bruchteil der von der Strahlungsquelle ausgehenden Gesamtstrahlung ausgesetzt wird.According to the invention, the object is achieved in relation to the method in that the medium is conveyed through separate radiation chambers which are assigned to the radiation source and are arranged one behind the other in the radiation direction, and is exposed in each radiation chamber to a fraction of the total radiation emanating from the radiation source.

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, daß bei einer Unterteilung des Photoreaktors die Schichtdicke der Bestrahlungskammern jeweils so gewählt werden kann, daß sich die Änderung der Bestrahlungsstärke in der Schichtdicke nicht zu ungünstig auf die Bestrahlungsökonomie auswirkt. Es wird dadurch in jeder Bestrahlungskammer eine weniger inhomogene Verteilung der Entkeimungsgrade erzielt. Bei einer Schichtdicke für 90 % Absorption kann eine vier- bis fünffache Unterteilung dazu führen, daß die Unterschiede der Entkeimungsgrade innerhalb jeder Bestrahlungskammer weniger als 3 Größenordnungen betragen, während die Unterschiede im nicht unterteilten Photoreaktor über 8 Größenordnungen ausmachen. Das Prinzip beruht also darauf, daß man die mit zunehmender Schichtdicke durch ein Optimum gehende und dann wieder stark abnehmende Effizienz des Photoreaktors so einstellt, daß man mit einer Schicht nur teilweiser Absorption arbeitet und die diese Schicht verlassenden Photonen alsdann in folgenden Schichten ähnlicher oder gleicher, nur teilweiser Absorption ausnutzt. Die durch die Unterteilung erzielte günstige Wirkung ist weitgehend unabhängig von der Bestrahlungsgeometrie des jeweiligen Photoreaktors. Sie wird sowohl bei Photoreaktoren gefunden, bei denen die Strahlungsquelle von Tauchlampen gebildet wird, als auch bei ringförmigen Photoreaktoren, bei denen die Strahlungsquelle im Innenraum und/oder außen angebracht ist; sie wird ebenfalls bei Photoreaktoren gefunden, deren Strahlungsquelle über der Oberfläche des Mediums angeordnet ist.The invention is based on the knowledge that when the photoreactor is subdivided, the layer thickness of the radiation chambers can be selected in such a way that the change in the irradiance in the layer thickness does not have an unfavorable effect on the radiation economy. This results in a less inhomogeneous distribution of the degree of disinfection in each irradiation chamber. With a layer thickness for 90% absorption, a four to five-fold subdivision can result in the differences in the degree of sterilization within each irradiation chamber being less than 3 orders of magnitude, while the differences in the non-subdivided photoreactor are over 8 orders of magnitude. So the principle is based on that the efficiency of the photoreactor, which goes through an optimum with increasing layer thickness and then again sharply decreases, is set in such a way that one works with a layer of only partial absorption and then uses the photons leaving this layer in subsequent layers of similar or identical, only partial absorption. The favorable effect achieved by the subdivision is largely independent of the radiation geometry of the respective photoreactor. It is found both in photoreactors in which the radiation source is formed by diving lamps, and in ring-shaped photoreactors in which the radiation source is mounted inside and / or outside; it is also found in photoreactors, the radiation source of which is arranged above the surface of the medium.

Die nähere Analyse hat gezeigt, daß die Bestrahlungsökonomie durch die Inhomogenität des Entkeimungsgrades in den Schichten des bestrahlten Mediums besonders stark negativ beeinflußt wird, die der höchsten Bestrahlungsstärke ausgesetzt sind. Um einerseits so viel als möglich von der für die Wirksamkeit der Entkeimung besonders günstigen hohen Bestrahlungsstärke in unmittelbarer Nachbarschaft der Strahlungsquelle auszunutzen und andererseits durch die Inhomogenität in der Verteilung des Entkeimungsgrades so wenig wie möglich von dieser günstigen Wirkung einzubüßen, sollte in der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer nicht mehr als 60 % der einfallenden Strahlung absorbiert werden.A closer analysis has shown that the irradiation economy is particularly badly affected by the inhomogeneity of the degree of sterilization in the layers of the irradiated medium which are exposed to the highest irradiance. In order to use as much as possible of the high irradiance in the immediate vicinity of the radiation source, which is particularly favorable for the effectiveness of the disinfection, and on the other hand to lose as little as possible of this beneficial effect due to the inhomogeneity in the distribution of the degree of disinfection, the radiation source immediately adjacent should be used Irradiation chamber does not absorb more than 60% of the incident radiation.

Vorteilhafterweise fallen mindestens 50 % der in das Medium in der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer eindringenden Strahlung in das Medium in der direkt folgenden Bestrahlungskammer ein und in dem Medium in der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer werden nicht mehr als 50 % der eindringenden Strahlung absorbiert; in dem Medium werden in einem Durchflußreaktor mit bis zu 5 Bestrahlungskammern nicht mehr als (1 - 0,5n) · 100 % der insgesamt eindringenden Strahlung absorbiert, wobei n die Anzahl der Bestrahlungskammern ist. Dabei ist es nicht notwendig, daß die einfallende Strahlung in jeder Bestrahlungskammer um den gleichen Bruchteil geschwächt wird. Wie vorstehend bereits dargelegt wurde, wird die Effizienz der Reinigung bzw. Entkeimung durch den Gradienten der Bestrahlungsstärke zwischen Eintritt und Austritt der jeweiligen Bestrahlungskammer bestimmt. Das gilt beim Mehrkammer-Photoreaktor für jede einzelne Bestrahlungskammer, weshalb beispielsweise bei zwei Bestrahlungskammemdie Gesamtabsorption der einfallenden Strahlung 75 % nicht übersteigen sollte, um für jede Bestrahlungskammer diesen Gradienten ausreichend klein und die Effizienz insgesamt so groß wie möglich zu halten.Advantageously, at least 50% of the radiation penetrating into the medium in the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source falls into the medium in the immediately following radiation chamber and no more than 50% of the penetrating radiation is absorbed in the medium in the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source; in the medium are absorbed in a flow reactor with up to 5 radiation chambers not more than (1 - 0.5 n ) · 100% of the total penetrating radiation, where n is the number of radiation chambers. It is not necessary for the incident radiation to be attenuated by the same fraction in each radiation chamber. As has already been explained above, the efficiency of cleaning or disinfection is determined by the gradient of the irradiance between the entrance and exit of the respective irradiation chamber. In the multi-chamber photoreactor, this applies to each individual radiation chamber, which is why, for example, in two radiation chambers, the total absorption of the incident radiation should not exceed 75% in order to keep this gradient sufficiently small for each radiation chamber and to keep the overall efficiency as high as possible.

Es ist bei den bekannten Einkammer-Photoreaktoren bereits versucht worden, die schädlichen Einflüsse, die sich aus dem Gradienten der Bestrahlungsstärke in der Bestrahlungskammer ergeben, dadurch zu vermindern, daß das Medium während der Verweildauer im Einkammer-Photoreaktor möglichst intensiv durchmischt wird (Französische Patentschrift Nr. 1 560 780; Deutsche Offenlegungsschrift Nr. 1 937 126). Auch bei höchster Turbulenz ist aber eine ideale Durchmischung, bei der sämtliche Partikeln des Mediums der gleichen mittleren Bestrahlungsstärke ausgesetzt wären, nicht erreichbar. Selbst eine ideale Durchmischung kann jedoch den Einfluß des Gradienten der Bestrahlungsstärke im Medium nicht aufheben, da die mittlere Bestrahlungsstärke mit zunehmender Schichtdicke abnimmt. Wie eine Berechnung im einzelnen zeigt, wirkt sich der Gradient bei Schichtdicken, in denen nicht mehr als 60 vorzugsweise nicht mehr als 50 % der einfallenden Strahlung absorbiert werden, nur noch soweit aus, daß dieser Einfluß für praktische Zwecke tragbar ist. Daher wird die Effizienz der Reinigung bzw. Entkeimung bereits in einem Zweikammer-Photoreaktor erheblich höher als bei einem Einkammer-Photoreaktor gleicher Gesamtschichtdicke. Ein weiterer Vorteil des Mehrkammer-Photoreaktors ist dabei, daß unter solchen Umständen die Strömungscharakteristik des Mediums in den Bestrahlungskammern ihren Einfluß auf die Reinigung bzw. Desinfektion verliert. Man kann daher beim Mehrkammer-Photoreaktor auf besondere Mittel zur Erzeugung turbulenter Strömung in der Bestrahlungskammer verzichten.In the known single-chamber photoreactors, attempts have already been made to reduce the harmful effects resulting from the gradient of the irradiance in the radiation chamber by mixing the medium as intensively as possible during the residence time in the single-chamber photoreactor (French Patent No. 1 560 780; German Offenlegungsschrift No. 1 937 126). Even with the highest turbulence, however, ideal mixing, in which all particles of the medium would be exposed to the same average irradiance, cannot be achieved. However, even ideal mixing cannot cancel out the influence of the gradient of the irradiance in the medium, since the mean irradiance decreases with increasing layer thickness. As a calculation shows in detail, the gradient only has an effect at layer thicknesses in which no more than 60%, preferably no more than 50%, of the incident radiation is absorbed to the extent that this influence is acceptable for practical purposes. Therefore, the efficiency of cleaning or disinfection is already in one Two-chamber photoreactor considerably higher than with a single-chamber photoreactor with the same total layer thickness. Another advantage of the multi-chamber photoreactor is that under such circumstances the flow characteristics of the medium in the radiation chambers lose their influence on cleaning or disinfection. In the multi-chamber photoreactor, special means for generating turbulent flow in the radiation chamber can therefore be dispensed with.

Zur Erhöhung des Entkeimungsgrades kann es vorteilhaft sein, dem Medium vor oder während der Bestrahlung ein Oxidationsmittel zuzuführen. Das Oxidationsmittel kann beispielsweise Sauerstoff, Ozon, Halogen oder ein Hypohalogenit sein. Hierdurch wird nicht nur der oxidative Abbau von in dem Medium enthaltenen Verunreinigungen begünstigt, sondern es wird auch die Entkeimung durch zusätzliche sekundäre bakterizide Effekte günstig beeinflußt.To increase the degree of sterilization, it may be advantageous to add an oxidizing agent to the medium before or during the irradiation. The oxidizing agent can be, for example, oxygen, ozone, halogen or a hypohalite. This not only favors the oxidative degradation of impurities contained in the medium, but also the disinfection is favorably influenced by additional secondary bactericidal effects.

Die Empfindlichkeit von Mikroorganismen gegen Ultraviolettstrahlung ist sehr unterschiedlich; beispielsweise ist die Empfindlichkeit von Pilzen oder Algen um mehr als 2 Größenordnungen geringer als die Empfindlichkeit von Bakterien. Es ergibt sich daraus beim Einsatz von Durchflußreaktoren für die Entkeimung ein weiter Dosisbereich, der in seinem ganzen Umfang nicht einfach durch Erhöhung des Strahlungsflusses der Strahlungsquelle und/oder Verringerung des Durchflusses des zu bestrahlenden Mediums erfaßt werden kann. Nach der Erfindung ist daher vorgesehen, daß min- ' destens ein Teilstrom des bestrahlten Mediums nach dem Durchlauf in den Durchflußreaktor zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird das zu bestrahlende Medium mehrfach durch den Reaktor geführt und so mit dem entsprechenden Vielfachen der Dosis des einfachen Durchlaufs bestrahlt. Dieses Verfahren empfiehlt sich auch in solchen Fällen, in denen das entkeimte Medium aus einer Ultraviolett-Entkeimungsanlage in wechselnden Mengen entnommen wird.The sensitivity of microorganisms to ultraviolet radiation is very different; for example, the sensitivity of fungi or algae is more than 2 orders of magnitude lower than the sensitivity of bacteria. When using flow reactors for disinfection, this results in a wide dose range, the full extent of which cannot be determined simply by increasing the radiation flow of the radiation source and / or reducing the flow of the medium to be irradiated. According to the invention it is therefore provided that at least a partial stream of the irradiated medium is returned to the flow reactor after the passage. In this way, the medium to be irradiated is passed through the reactor several times and thus irradiated with the corresponding multiple of the dose of the single pass. This procedure is also recommended in cases where the sterilized medium is removed from an ultraviolet sterilization system in varying amounts.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Medium ultravioletter Strahlung im Wellenlängenbereich von 260 bis 280 nm ausgesetzt. UV-Strahlung von diesem Wellenlängenbereich ist für die Photoentkeimung besonders wirksam, weil Mikroorganismen in diesem Bereich ein Maximum an Empfindlichkeit besitzen (L.J. Buttolph, "Practical application and sources of ultraviolet energy", Radiation Biology, McGraw Hill, New York, 1955, Band 2, S. 41-93). Durch die Bestrahlung in diesem Wellenlängenbereich wird aber auch die photochemische Bildung von Niederschlägen aus eisen- bzw. manganhaltigen Medien vermieden, die bei Bestrahlung mit 254 nm von Quecksilberniederdrucklampen erfolgt. Ein weiterer besonderer Vorteil der Bestrahlung in dem Wellenlängenbereich von 260 bis 280 nm liegt darin, daß die Absorption von eisen- bzw. manganhaltigen Verunreinigungen in diesem Wellenlängenbereich stark abfällt und daher in sehr viel geringerem Maße als in dem Wellenlängenbereich, der von Quecksilberniederdrucklampen emittiert wird, als Strahlungsfilter wirkt, das die Wirksamkeit der Strahlung für die Photoentkeimung vermindert.According to the method according to the invention, the medium is exposed to ultraviolet radiation in the wavelength range from 260 to 280 nm. UV radiation from this wavelength range is particularly effective for photo-disinfection because microorganisms have a maximum sensitivity in this range (LJ Buttolph, "Practical application and sources of ultraviolet energy", Radiation Biology, McGraw Hill, New York, 1955, Volume 2 , Pp. 41-93). Irradiation in this wavelength range also avoids the photochemical formation of precipitates from media containing iron or manganese, which occurs when low-pressure mercury lamps are irradiated with 254 nm. Another particular advantage of the radiation in the wavelength range from 260 to 280 nm is that the absorption of iron- or manganese-containing impurities drops sharply in this wavelength range and therefore to a much lesser extent than in the wavelength range which is emitted by low-pressure mercury lamps. acts as a radiation filter, which reduces the effectiveness of the radiation for photo disinfection.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Medium vorteilhafterweise nacheinander durch die Bestrahlungskammern des Durchflußreaktors gefördert. Dadurch wird, wie bereits weiter oben erläutert wurde, die Effizienz der Reinigung bzw. Entkeimung beträchtlich erhöht. Der Durchflußreaktor kann dann mit einem größeren Durchfluß betrieben werden, so daß die Strömungsgeschwindigkeiten in den Bestrahlungskammern des Mehrkammer-Photoreaktors gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit im Einkammer-Photoreaktor erhöht sind. Durch eine solche Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeiten und durch die Verringerung der Querschnitte der Bestrahlungskammern werden Strömungskurzschlüsse vermieden, die bei Einkammer-Photoreaktoren bei hohen Schichtdicken und geringen Strömungsgeschwindigkeiten auftreten. Diese Strömungskurzschlüsse können dazu führen, daß im Strahlungsfeld des Einkammer-Photoreaktors stark unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten ausgebildet werden, die sich bei Verringerung des Durchflusses verstärkt ausprägen und das Gesamtergebnis der Bestrahlung in Frage stellen können. Es empfiehlt sich zusätzlich, beim Mehrkammer-Photoreaktor mit einer Strömungsgeschwindigkeit zu arbeiten, die an oder über der Grenze der Turbulenz des durchströmenden Mediums liegt. Auf diese Weise wird nicht nur die Bildung von Niederschlägen aus dem bestrahlten Medium im Mehrkammer-Photoreaktor wirksam unterdrückt, sondern darüber hinaus in der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Kammer des Mehrkammer-Photoreaktors ein besonders guter Wärmeübergang von der Strahlungsquelle auf das durchfließende Medium erzielt, so daß Überhitzungen vermieden werden.According to the method according to the invention, the medium is advantageously conveyed successively through the radiation chambers of the flow reactor. As already explained above, this considerably increases the efficiency of cleaning or disinfection. The flow reactor can then be operated with a larger flow, so that the flow rates in the radiation chambers of the multi-chamber photoreactor are increased compared to the flow rate in the single-chamber photoreactor. Such an increase in the flow velocities and the reduction in the cross sections of the radiation chambers prevent flow short circuits which occur in single-chamber photoreactors with high layer thicknesses and low flow velocities. These flow short circuits can lead to a strong difference in the radiation field of the single-chamber photoreactor Liche flow velocities are formed, which become more pronounced when the flow is reduced and can jeopardize the overall result of the irradiation. It is also advisable to work with a multi-chamber photoreactor at a flow rate that is at or above the limit of the turbulence of the medium flowing through. In this way, not only is the formation of precipitates from the irradiated medium effectively suppressed in the multi-chamber photoreactor, but moreover a particularly good heat transfer from the radiation source to the flowing medium is achieved in the chamber of the multi-chamber photoreactor immediately adjacent to the radiation source, so that Overheating can be avoided.

Die erwähnte beträchtliche Erhöhung der Effizienz des Durchflußreaktors durch die Unterteilung ist nicht daran gebunden, daß das Medium nacheinander durch die Bestrahlungskammern des Durchflußreaktors gefördert wird. Vielmehr ist dies eine charakteristische Eigenschaft des Mehrkammer-Photoreaktors. Leitet man nämlich das Medium parallel durch die Bestrahlungskammern, so läßt sich der Durchfluß durch jede einzelne Bestrahlungskammer so einstellen, daß in jeder Bestrahlungskammer die gleiche Mindestdosis verabreicht und somit der gleiche Entkeimungsgrad erzielt wird und die mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten fließenden Anteile des Mediums nach dem Verlassen der Bestrahlungskammern wieder vereinigt werden können. Die parallele Flüssigkeitsführung ist zwar durch ihre apparative Ausrüstung aufwendiger, kann aber für die gleichzeitige Bestrahlung verschiedener Medien von Vorteil sein.The mentioned considerable increase in the efficiency of the flow reactor due to the subdivision is not tied to the fact that the medium is conveyed successively through the irradiation chambers of the flow reactor. Rather, this is a characteristic property of the multi-chamber photoreactor. If you pass the medium in parallel through the radiation chambers, the flow through each individual radiation chamber can be set so that the same minimum dose is administered in each radiation chamber and thus the same degree of disinfection is achieved and the portions of the medium flowing at different flow rates after leaving the Irradiation chambers can be reunited. The parallel liquid flow is more complex due to its equipment, but can be advantageous for the simultaneous irradiation of different media.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Bestrahlungsraum des Durchflußreaktors durch Trennwände aus für die ultraviolette Strahlung-durchlässigem Material in getrennte, der Strahlungsquelle gemeinsam zugeordnete und in deren Strahlungsrichtung hintereinander angeordnete Bestrahlungskammern unterteilt ist, daß die in das Medium mindestens in der Bestrahlungskammer, die der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer direkt folgt, einfallende Strahlung Bruchteile der Strahlung beträgt, die in die der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarte Bestrahlungskammer eindringt, und daß die Einrichtung zur Einhaltung einer vorbestimmten Mindestdosis der Strahlung aus Durchflußsteuermitteln für das Medium besteht, die an die Zuleitung oder an die Ableitung des Durchflußreaktors angeschlossen sind. Dabei kann der Bruchteil der in die Bestrahlungskammer, die der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer direkt folgt, einfallenden Strahlung mindestens 50 % der in die der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer eindringenden Strahlung und die Absorption in der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer nicht mehr als 50 % betragen und die Gesamtabsorption in einem Durchflußreaktor mit bis zu 5 Bestrahlungskammern bis zu (1 - 0.5n) · 100 % der insgesamt einfallenden Strahlung betragen, wobei n die Anzahl der Bestrahlungskammern ist.The device according to the invention is characterized in that the radiation space of the flow reactor is separated by partition walls made of material permeable to the ultraviolet radiation into the radiation source radiation chambers that are assigned to one another and are arranged one behind the other in the direction of their radiation, that the radiation incident in the medium at least in the radiation chamber, which directly follows the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source, is fractions of the radiation that penetrates into the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source, and that the device for maintaining a predetermined minimum dose of radiation consists of flow control means for the medium, which are connected to the feed line or to the discharge line of the flow reactor. The fraction of the radiation entering the radiation chamber directly following the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source can be at least 50% of the radiation penetrating into the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source and the absorption in the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source cannot be more than 50% and the total absorption in a flow reactor with up to 5 radiation chambers is up to (1 - 0.5 n ) * 100% of the total incident radiation, where n is the number of radiation chambers.

Im einfachsten Fall, beispielsweise bei der Photoentkeimung von Seewasser, besteht ein solcher Durchflußreaktor aus einem trogartigen Gefäß, das durch eine aus Quarzglasscheiben gefertigte Trennwand in eine untere und eine obere Bestrahlungskammer unterteilt ist. Die Strahlungsquelle befindet sich oberhalb des trogartigen Gefäßes in einem Reflektorsystem, das die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung parallel in das trogartige Gefäß richtet. Das Seewasser tritt in die eine der beiden Kammern ein und durchsetzt nach Durchlauf durch die erste Kammer die zweite Kammer. Es kann bei einer solchen Anordnung auch das durch Quarzglasscheiben in Bestrahlungskammern unterteilte Gefäß selbst aus Quarzglas bestehen, wobei die Strahlungsquelle von paarweise an gegenüberliegenden Seiten des Gefäßes in einem System von Einzelreflektoren angebrachten Strahlern gebildet wird.In the simplest case, for example in the photo-disinfection of sea water, such a flow reactor consists of a trough-like vessel which is divided into a lower and an upper radiation chamber by a partition made of quartz glass panes. The radiation source is located above the trough-like vessel in a reflector system which directs the radiation emanating from the radiation source in parallel into the trough-like vessel. The seawater enters one of the two chambers and, after passing through the first chamber, passes through the second chamber. In such an arrangement, the vessel subdivided by quartz glass panes in radiation chambers can itself consist of quartz glass, the radiation source being arranged in pairs on opposite sides of the vessel a system of single reflectors mounted spotlights is formed.

Aus dem Bereich der Hospitalhygiene sind im Umlauf betriebene Entkeimungsanlagen mit einer Strahlungsquelle aus einem oder mehreren, jeweils in einem Hüllrohr nach Art einer Tauchlampe in einen Behälter eingesetzten Strahlern bekannt, beispielsweise bei Klimawäschern. Solche Anordnungen besitzen ungünstige StrÖmungsverhältnisse, die dazu führen, daß ein Teil des in dem Behälter befindlichen Wassers erheblich höhere Bestrahlungsdosen erhält als nötig, während ein großer Teil des Behälterwassers zu niedrigen Dosen ausgesetzt bleibt. Es besteht daher die Gefahr, daß aus diesem Wasser Keime an die von der Klimaanlage umgewälzte Luft abgegeben werden. Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder nach Art einer Tauchlampe in ein Hüllrohr eingeschlossene Strahler von wenigstens einem Quarzglasrohr umgeben ist und die Strahler in einen gemeinsamen Behälter eingesetzt sind, daß das Hüllrohr und das Quarzglasrohr jeweils eine innere Bestrahlungskammer begrenzen und daß die inneren Bestrahlungskammern jeweils mit dem Behälterinneren kommunizieren und gemeinsam entweder eingangsseitig an die Zuleitung oder ausgangsseitig an die Ableitung des Durchflußreaktors angeschlossen sind. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung wird in der erfindungsgemäBen Vorrichtung sichergestellt, daß die Bestrahlung unabhängig von der Strömungsrichtung durch die inneren Bestrahlungskammern mit der gewünschten Mindestdosis erfolgt. Schließt man dabei die inneren Bestrahlungskammern eingangsseitig an die Zuleitung an, so wird auf diese Weise das Bestrahlen in Gegenwart von Sauerstoff oder anderen Gasen erleichtert; schließt man die inneren Bestrahlungskammern ausgangsseitig an die Ableitung des Durchflußreaktors an, so erhält man optimal entkeimtes Wasser an der Sprühdüse des Klimawäschers.In the field of hospital hygiene, disinfection systems operated in circulation with a radiation source from one or more radiators, each inserted into a container in the manner of an immersion lamp, are known, for example in climate washers. Such arrangements have unfavorable flow conditions which result in part of the water in the container receiving considerably higher radiation doses than necessary, while a large part of the container water remains exposed to low doses. There is therefore a risk of germs being released from this water into the air circulated by the air conditioning system. According to the invention it is provided that each radiator enclosed in a cladding tube in the manner of a diving lamp is surrounded by at least one quartz glass tube and the radiators are inserted in a common container, that the cladding tube and the quartz glass tube each delimit an inner radiation chamber and that the inner radiation chambers each communicate with the inside of the vessel and are connected either on the input side to the feed line or on the output side to the discharge line of the flow reactor. In contrast to the known arrangement, the device according to the invention ensures that the irradiation takes place with the desired minimum dose regardless of the direction of flow through the inner irradiation chambers. If the inner radiation chambers are connected to the inlet on the inlet side, radiation in the presence of oxygen or other gases is facilitated in this way; If you connect the inner radiation chambers on the outlet side to the discharge of the flow reactor, you get optimally sterilized water at the spray nozzle of the climate washer.

Nach der Erfindung ist eine Vorrichtung, bei der die Strahlungsquelle und der Durchflußreaktor ringförmig zueinander angeordnet sind, so aufgebaut, daß der Durchflußreaktor aus zwei mit Anschlußmitteln versehenen Verschlußteilen, die die Bestrahlungskammern stirnseitig begrenzen, und aus zwischen den Verschlußteilen an diesen angebrachten Rohrstücken unterschiedlichen Durchmessers besteht, die koaxial ineinander angeordnet sind und die Bestrahlungskammern längsseitig begrenzen. Dabei können die Verschlußteile für jede Bestrahlungskammer einen Anschlußstutzen besitzen, der über mindestens einen Innenkanal mit der zugehörigen Bestrahlungskammer in Verbindung steht. Es wird auf diese Weise ein aus koaxial zwischen den stirnseitigen Verschlußteilen gehalterten Quarzglasrohren bestehender ringförmiger Mehrkammer-Photoreaktor einfachen Aufbaus erhalten, bei dem die Bestrahlungskammern je nach den Anforderungen parallel-oder hintereinandergeschaltet werden können.According to the invention is a device in which the beam lungsquelle and the flow reactor are arranged in a ring to each other, constructed so that the flow reactor consists of two closure parts provided with connecting means, which limit the irradiation chambers on the front side, and consists of pipe sections of different diameters attached to these, which are arranged coaxially one inside the other and the radiation chambers along the side limit. The closure parts for each radiation chamber can have a connection piece which is connected to the associated radiation chamber via at least one inner channel. In this way, a ring-shaped, multi-chamber photoreactor of simple construction consisting of quartz glass tubes held coaxially between the end closure parts is obtained, in which the radiation chambers can be connected in parallel or in series, depending on the requirements.

In der Serienschaltung stehen benachbarte Bestrahlungskammern an gegenüberliegenden Enden miteinander in Verbindung. Die besonderen Vorteile einer solchen Serienschaltung liegen darin, daß infolge der veränderten Strömungswege und -geschwindigkeiten eine günstigere Verteilung der eingestrahlten Energie auf das durchfließende Medium und hierdurch eine wesentlich verbesserte Effizienz der angestrebten Reinigungs- bzw. Entkeimungsprozesse erreicht wird. Bei gleichem Durchfluß ist nämlich die mittlere Strömungsgeschwindigkeit in einem m-Kammer-Photoreaktor angenähert das m-fache der mittleren Strömungsgeschwindigkeit eines Einkammer-Photoreaktors. Im Mehrkammer-Photoreaktor durchläuft ein Volumteil des Mediums hintereinander sämtliche Bestrahlungskammern von der höchsten bis zur niedrigsten mittleren Bestrahlungsstärke oder vice versa, wodurch eine wesentlich gleichmäßigere Verteilung der zugeführten Energie auf das durchströmende Medium erzielt wird. Dadurch wird eine Uberbestrahlung im Nahbereich der Strahlungsquelle und ebenso eine Unterbestrahlung in entfernteren Bereichen vermieden und damit die Effizienz der applizierten Strahlungsdosis erheblich gesteigert.In the series connection, adjacent radiation chambers are connected to one another at opposite ends. The particular advantages of such a series connection are that, owing to the changed flow paths and velocities, a more favorable distribution of the irradiated energy to the medium flowing through and thereby a substantially improved efficiency of the desired cleaning or disinfection processes is achieved. With the same flow rate, the mean flow rate in an m-chamber photoreactor is approximately m times the average flow rate of a single-chamber photoreactor. In the multi-chamber photoreactor, a volume part of the medium passes through all the radiation chambers in succession, from the highest to the lowest average radiation intensity or vice versa, whereby a much more uniform distribution of the energy supplied to the medium flowing through is achieved. This avoids overexposure in the vicinity of the radiation source and also underexposure in more distant areas, and thus the efficiency of the applied radiation dose increased considerably.

Die Unterteilung des Photoreaktors in mehrere Bestrahlungskammern erlaubt somit eine Bestrahlung bei niedrigeren Gradienten der Bestrahlungsstärke und durch die Serienschaltung der Bestrahlungskammern eine Summierung der in dem Medium applizierten einzelnen Energiedosen. Insgesamt ist so die photochemische Effizienz der Reinigung bzw. Entkeimung im Mehrkammer-Photoreaktor wesentlich erhöht und damit eine erhöhte effektive Dosisleistung im Medium erreicht. Dadurch läßt sich der Durchfluß gegenüber einem Einkammer-Photoreaktor mit einer Strahlungsquelle gleicher UV-Leistung steigern. Die hierdurch im Vergleich zu Einkammer-Photoreaktoren wesentlich erhöhten mittleren Strömungsgeschwindigkeiten erbringen noch den zusätzlichen Vorteil, daß die vorerwähnten Strömungskurzschlüsse vermieden werden und Ablagerungen aus dem Medium weniger leicht eintreten.The subdivision of the photoreactor into a plurality of radiation chambers thus permits radiation at lower gradients of the radiation intensity and, through the series connection of the radiation chambers, a summation of the individual energy doses applied in the medium. Overall, the photochemical efficiency of cleaning or disinfection in the multi-chamber photoreactor is significantly increased and an increased effective dose rate in the medium is achieved. This allows the flow to be increased compared to a single-chamber photoreactor with a radiation source of the same UV power. As a result, the mean flow velocities, which are considerably increased in comparison to single-chamber photoreactors, have the additional advantage that the aforementioned flow short circuits are avoided and deposits from the medium occur less easily.

Vorteilhafterweise sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Rohrstücke an ihren Enden abwechselnd abdichtend gehaltert und geführt, und benachbarte Bestrahlungskammern stehen jeweils an den geführten Enden der Rohrstücke miteinander in Verbindung. Dadurch wird eine Vereinfachung im Aufbau des.Mehrkammer-Photoreaktors mit in Serie geschalteten Bestrahlungskammern erzielt, da sich die Verbindung zwischen den Bestrahlungskammern innerhalb des Durchflußreaktors befindet und in den Verschlußteilen nur noch Innenkanäle zu den Anschlußstutzen vorgesehen werden müssen, die als Eingangs- und Ausgangsanschluß dienen.Advantageously, in the device according to the invention, the tube pieces are alternately sealingly held and guided at their ends, and adjacent radiation chambers are connected to each other at the guided ends of the tube pieces. This simplifies the construction of the multi-chamber photoreactor with radiation chambers connected in series, since the connection between the radiation chambers is located within the flow reactor and only internal channels to the connecting pieces that serve as input and output connections have to be provided in the closure parts .

Mehrkammer-Photoreaktoren der vorstehend beschriebenen Art mit einem äußeren Quarzglasrohrstück können in bekannter Weise (Deutsche Offenlegungsschrift Nr. 2 119 961) konzentrisch von mehreren Strahlern umgeben sein, von denen jeder einen eigenen paraboloiden Reflektor aufweist, wodurch eine optimale Effizienz der Einstrahlung ermöglicht wird. einwandfreie Funktion eines Einkammer-Photoreaktors dieser Art ist nur dann gewährleistet, wenn die weiter vorstehend erörterten Kurzschlußphänomene bei der Durchströmung sicher vermieden werden. Mit zunehmendem Querschnitt und abnehmender Strömungsgeschwindigkeit des zu bestrahlenden Mediums nimmt aber die Wahrscheinlichkeit des Auftretens solcher Kurzschlußphänomene zu, so daß Photoreaktoren dieser Art im allgemeinen nur für enge Anwendungsbereiche einsetzbar sind. Durch die Unterteilung unter Ausbildung des Mehrkammer-Photoreaktors wird erreicht, daß auch Medien geringer Transmission den Durchflußreaktor mit einer solchen Geschwindigkeit durchsetzen, daß die Bestrahlung mit der geforderten Mindestdosis sichergestellt und das Auftreten von Kurzschlußphänomenen bei der Durchströmung ausgeschlossen ist.Multi-chamber photoreactors of the type described above with an outer piece of quartz glass tube can be concentrically surrounded in a known manner (German Offenlegungsschrift No. 2 119 961) by a plurality of radiators, each of which has its own paraboloid reflector, so that a optimal efficiency of the irradiation is made possible. proper functioning of a single-chamber photoreactor of this type can only be guaranteed if the short-circuit phenomena discussed above are reliably avoided when flowing through. However, with increasing cross-section and decreasing flow velocity of the medium to be irradiated, the likelihood of such short-circuit phenomena increases, so that photoreactors of this type can generally only be used for narrow areas of application. The subdivision with the formation of the multi-chamber photoreactor ensures that even media with low transmission pass through the flow-through reactor at such a speed that the irradiation with the required minimum dose is ensured and the occurrence of short-circuit phenomena during the flow is excluded.

Das innere Rohrstück kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung an beiden Enden durch entsprechende Durchbrüche der Verschlußteile hindurchgeführt und in den Durchbrüchen abdichtend gehaltert sein. Dadurch wird die Anbringung einer Strahlungsquelle im Inneren des Mehrkammer-Photoreaktors ermöglicht, die zusätzlich zu den den Mehrkammer-Photoreaktor außen umgebenden Strahlern vorgesehen sein kann. Dadurch werden die Strahlungsverluste, die beim Durchgang der Strahlung durch den Photoreaktor auftreten, in beträchtlichem Umfang kompensiert, und es wird bei entsprechender Abstimmung der Schichtdicke an die Transmissionsfaktoren des Mediums eine brauchbare Annäherung an eine gleich hohe Bestrahlungsstärke in allen Volumelementen des Photoreaktors erzielt.In the device according to the invention, the inner tube piece can be guided at both ends through corresponding openings in the closure parts and can be held in a sealing manner in the openings. This enables the attachment of a radiation source inside the multi-chamber photoreactor, which can be provided in addition to the radiators surrounding the outside of the multi-chamber photoreactor. As a result, the radiation losses which occur when the radiation passes through the photoreactor are compensated for to a considerable extent, and a suitable approximation to an equally high irradiance in all volume elements of the photoreactor is achieved if the layer thickness is matched appropriately to the transmission factors of the medium.

Bei dem Mehrkammer-Photoreaktor nach der Erfindung kann das äußere Rohrstück strahlungsundurchlässig sein, eine Beobachtungsöffnung aufweisen und an die Verschlußteile abdichtend angeflanscht sein. Das ermöglicht einen stabileren und weiter vereinfachten Aufbau des Photoreaktors, in dessen Innerem die Strahlungsquelle angebracht ist. Zur Erhöhung der Bestrahlungsstärke in der Außenkammer kann das äußere Rohrstück verspiegelt sein, vorzugsweise so, daß das durchfließende Medium nicht auf die Verspiegelung einwirken kann.In the multi-chamber photoreactor according to the invention, the outer tube section can be radiation-impermeable, have an observation opening and can be flanged to the closure parts in a sealing manner. This enables a more stable and further simplified construction of the photoreactor, inside the radiation source is attached. To increase the irradiance in the outer chamber, the outer tube section can be mirrored, preferably so that the medium flowing through cannot act on the mirroring.

Bei einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Rohrstücke an einem Verschlußteil abgedichtet gehaltert, das innere Rohrstück und jedes zweite nach außen folgende sind an dem dem Verschlußteil abgewandten Ende geschlossen, jedes der zweiten nach außen folgenden Rohrstücke ist nahe dem zu ihrer Halterung dienenden Verschlußteil mit Durchtrittsöffnungen versehen, und das Verschlußteil besitzt einen Innenkanal, dessen eines Ende in die innere Bestrahlungskammer und dessen anderes Ende in einen Anschlußstutzen mündet. Die einseitige Halterung der Rohrstücke kann Erleichterungen im Zusammenbau und in der Demontage des Mehrkammer-Photoreaktors bringen.In a further embodiment of the device according to the invention, the pipe sections are held in a sealed manner on a closure part, the inner pipe section and every second outwardly following section are closed at the end facing away from the closure part, and each of the second outwardly following pipe sections is close to the closure part serving to hold them Provided through openings, and the closure member has an inner channel, one end of which opens into the inner radiation chamber and the other end into a connecting piece. The one-sided mounting of the pipe sections can facilitate the assembly and disassembly of the multi-chamber photoreactor.

Vorteilhafterweise besitzt bei den erfindungsgemäßen Mehrkammer-Photoreaktoren eine der Strahlungsquelle abgewandte Bestrahlungskammer eine Schichtdicke, die mindestens das Zweifache der Schichtdicke der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer beträgt. Ein solcher Photoreaktor ist für alle Medien mit Transmissionsfaktoren im Bereich zwischen T (1 cm) = 0.6 und nahe 1 geeignet. Für die Entkeimung von Trinkwasser mit einem Transmissionsfaktor im niedrigen Bereich sind dann vorwiegend die beiden Bestrahlungskammern mit geringer Schichtdicke ·wirksam, während bei Trinkwasser mit hohem Transmissionsfaktor auch die der Strahlungsquelle abgewandte Bestrahlungskammer mit größerer Schichtdicke mit guter Wirksamkeit einbezogen wird. Ein solcher Mehrkammer-Photoreaktor kann somit bei der Trinkwasserentkeimung im gesamten vorkommenden Bereich von Transmissionsfaktoren eingesetzt werden, ohne daß dazu zusätzliche Maßnahmen in seinem Aufbau notwendig sind. Durch die Hinzunahme der Bestrahlungskammer mit großer Schichtdicke bei Verwendung von Trinkwasser hoher Transmission ergibt sich eine hohe Leistung, die bei Photoreaktoren mit kleineren Schichtdicken bzw. bei einem Einkammer-Photoreaktor größerer Gesamtschichtdicke nicht erzielbar ist. Für die Trinkwasserentkeimung auf Seeschiffen wird eine Gesamtschichtdicke von 7.62 cm empfohlen (Department of Health, Education, and Welfare Public Health Service; Division of Environmental Engineering and Food Protection; "Policy Statement on Use of the Ultraviolet Process for Disinfection of Water", 1.April 1966).In the multi-chamber photoreactors according to the invention, an irradiation chamber facing away from the radiation source advantageously has a layer thickness which is at least twice the layer thickness of the irradiation chamber immediately adjacent to the radiation source. Such a photoreactor is suitable for all media with transmission factors in the range between T (1 cm) = 0.6 and close to 1. For the disinfection of drinking water with a transmission factor in the low range, the two radiation chambers with a low layer thickness are mainly effective, while with drinking water with a high transmission factor the radiation chamber with a greater layer thickness facing away from the radiation source is also included with good effectiveness. Such a multi-chamber photoreactor can thus be used for the disinfection of drinking water in the entire range of transmission factors occurring, without additional measures being necessary in its construction. By adding the Be Radiation chamber with a large layer thickness when using drinking water with high transmission results in a high output which cannot be achieved with photoreactors with smaller layer thicknesses or with a single-chamber photoreactor with a larger total layer thickness. A total layer thickness of 7.62 cm is recommended for drinking water disinfection on seagoing vessels (Department of Health, Education, and Welfare Public Health Service; Division of Environmental Engineering and Food Protection; "Policy Statement on Use of the Ultraviolet Process for Disinfection of Water", 1. April 1966).

Zweckmäßigerweise ist bei dem Mehrkammer-Photoreaktor nach der Erfindung eine Druckausgleichseinrichtung vorgesehen. Diese kann einen mit druckdichten Durchführungen versehenen, druckdicht mit dem die Rohrstücke halternden Verschlußteil verbundenen, an einen Barostaten angeschlossenen Deckel aufweisen, wobei der Sollwert der barostatischen Druckregelung vom Eingangsdruck des Mediums am Durchflußreaktor bestimmt ist. Durch eine solche Einrichtung wird der im Betrieb des Mehrkammer-Photoreaktors auf die aus Quarzglas bestehenden Rohrstücke einwirkende Druck ausgeglichen. Dadurch wird vermieden, daß an den spannungsempfindlichen Quarzglasrohren mechanische Spannungen auftreten, die zum Bruch führen könnten.A pressure compensation device is expediently provided in the multi-chamber photoreactor according to the invention. This can have a cover provided with pressure-tight bushings, pressure-tightly connected to the closure part holding the pipe pieces and connected to a barostat, the setpoint of the barostatic pressure control being determined by the inlet pressure of the medium at the flow reactor. Such a device compensates for the pressure acting on the tube sections made of quartz glass during operation of the multi-chamber photoreactor. This prevents mechanical stresses from occurring on the stress-sensitive quartz glass tubes, which could lead to breakage.

Bei den Mehrkammer-Photoreaktoren nach der Erfindung ist wenigstens eine Bestrahlungskammer mit einem über den Strömungsquerschnitt wirksamen Ausgleichselement für das Strömungsprofil versehen. Die Anordnung solcher Ausgleichselemente für das Strömungsprofil ist besonders für die Bestrahlungskammer mit der höchsten Bestrahlungsstärke zweckmäßig. Die geforderten Bedingungen für die Bestrahlung des durchfließenden Mediums können sicherer eingehalten werden, wenn das Strömungsprofil des die Bestrahlungskammer durchsetzenden Mediums gleichförmig ist, insbesondere muß ausgeschlossen werden, daß sich Teile des Mediums mit größerer Geschwindigkeit durch die Bestrahlungskammer bewegen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der ein Teilstrom des bestrahlten Mediums nach dem Durchlauf in den Durchflußreaktor zurückgeführt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußreaktor ausgangsseitig mit einem Strömungsteiler versehen ist, dessen einer Ausgang an die Entnahmeleitung und dessen zweiter Ausgang unter Zwischenschaltung einer Rücklauf-Förderpumpe und eines Rückschlagventils an den Eingang des Durchflußreaktors angeschlossen ist. Dabei kann die Rücklauf-Förderpumpe in ihrer Förderleistung einstellbar sein, um eine Änderung des Rücklaufverhältnisses herbeizuführen; es kann aber auch die Rücklaufleitung eine einstellbare Strömungsdrossel aufweisen. Mit einer solchen Vorrichtung können besonders hohe Entkeimungs- bzw. Reinigungsgrade erzielt werden; außerdem ist sie für solche Anwendungsfälle geeignet, bei denen keine kontinuierliche Entnahme erfolgt.In the multi-chamber photoreactors according to the invention, at least one radiation chamber is provided with a compensation element for the flow profile which is effective over the flow cross section. The arrangement of such compensation elements for the flow profile is particularly expedient for the radiation chamber with the highest radiation intensity. The required conditions for the irradiation of the medium flowing through can be adhered to more reliably if the flow profile of the medium passing through the irradiation chamber is uniform, in particular it must be excluded that parts of the medium move through the irradiation chamber at a higher speed. A device according to the invention, in which a partial flow of the irradiated medium is returned to the flow reactor after the passage, is characterized in that the flow reactor is provided on the output side with a flow divider, the one outlet of which is connected to the extraction line and the second output of which is connected by a return flow feed pump and a check valve is connected to the inlet of the flow reactor. The flow rate of the return feed pump can be adjustable in order to bring about a change in the return ratio; however, the return line can also have an adjustable flow restrictor. With such a device, particularly high degrees of disinfection or cleaning can be achieved; it is also suitable for those applications in which there is no continuous removal.

Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung ist die Strahlungsquelle von mindestens einer antimondotierten Xenon-Hochdrucklampe, die eine starke Emission im Wellenlängenbereich von 260 bis 280 nm besitzt, gebildet. Eine solche Lampe besitzt pro cm Emissionslänge eine bakterizide Dosisleistung, die mindestens um eine Größenordnung höher ist als die entsprechende Strahlungsleistung üblicher Quecksilberniederdruckquarzlampen. Die mit diesen Strahlern erzielbaren Bestrahlungsstärken sind also sehr viel höher als die Bestrahlungsstärken, die mit Quecksilberniederdrucklampen üblicher Bauart erzielbar sind, wobei dieser Vorteil zusätzlich durch die vorher erwähnten günstigen Wirkungen der Bestrahlung im Wellenlängenbereich von 260 bis 280 nm weiter vergrößert wird. Bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit ist es daher möglich, den Dosisbereich um über eine Größenordnung zu erhöhen; für die heutigen Bedürfnisse der Trinkwasserentkeimung ergibt sich somit, daß mit einer Strahlungsquelle aus antimondotierten Xenon-Hochdrucklampen sehr viel höhere Raum-Zeit-Ausbauten erzielt werden können, als dies bisher möglich war. Neben dieser erheblichen Verbesserung der Leistungsfähigkeit beruht ein weiterer Vorteil des Einsatzes der antimondotierten Xenon-Hochdrucklampe darauf, daß wegen der minimalen Flüchtigkeit und Toxizität des Antimons die Möglichkeit einer gefährlichen Umweltverschmutzung bei einem Bruch der Lampe wesentlich geringer ist als bei den sonst üblichen Quecksilberdampflampen.In a device according to the invention, the radiation source is formed by at least one antimony-doped xenon high-pressure lamp which has a strong emission in the wavelength range from 260 to 280 nm. Such a lamp has a bactericidal dose rate per cm of emission length which is at least an order of magnitude higher than the corresponding radiation power of conventional low-pressure mercury quartz lamps. The radiation levels that can be achieved with these emitters are therefore very much higher than the radiation levels that can be achieved with conventional mercury low-pressure lamps, this advantage being further increased by the previously mentioned favorable effects of the radiation in the wavelength range from 260 to 280 nm. With the same flow rate, it is therefore possible to increase the dose range by an order of magnitude; For today's needs in drinking water disinfection, it follows that much higher space-time expansions can be achieved with a radiation source from antimony-doped xenon high-pressure lamps than was previously possible. Next This considerable improvement in performance is based on a further advantage of the use of the antimony-doped xenon high-pressure lamp because, owing to the minimal volatility and toxicity of the antimony, the possibility of dangerous environmental pollution in the event of a lamp break is considerably less than with the otherwise customary mercury vapor lamps.

Für Anwendungsfälle, in denen ein möglichst breiter Bereich von UV-Strahlung des wirksamen Wellenlängenbereichs für die Reinigung, Entkeimung und/oder Desinfektion mittels ultravioletter Strahlung verwendet werden soll, kann es nützlich sein, daß die Strahlungsquelle zusätzlich zu der antimondotierten Xenon-Hochdrucklampe mindestens eine Quecksilberdampflampe aufweist.For applications in which the widest possible range of UV radiation of the effective wavelength range is to be used for cleaning, disinfection and / or disinfection by means of ultraviolet radiation, it can be useful for the radiation source to have at least one mercury vapor lamp in addition to the antimony-doped xenon high-pressure lamp having.

Zur Erhöhung des von der Strahlungsquelle ausgehenden Strahlungsflusses pro Längeneinheit des Durchflußreaktors kann es zweckmäßig sein, daß die Strahlungsquelle mindestens einen gewendelten Strahler enthält.To increase the radiation flow emanating from the radiation source per unit length of the flow reactor, it can be expedient that the radiation source contains at least one coiled radiator.

Bei ringförmiger Ausbildung des Durchflußreaktors kann die Strahlungsquelle im Inneren des Durchflußreaktors zweckmäßig in achsnaher Stellung angeordnet sein. Eine solche Anordnung der Strahlungsquelle bewirkt die beste Strahlungsverteilung in radialer Richtung. Die Strahlungsquelle kann dabei unabhängig vom Durchflußreaktor gehaltert sein; bei anderen Ausführungen, z.B. bei einem Druckdurchflußreaktor, ist dagegen die Strahlungsquelle im Durchflußreaktor gehaltert. Die Anordnung der Strahlungsquelle im Inneren des Durchflußreaktors ist für Durchflußreaktoren kleineren Volumens vorzuziehen.In the case of an annular design of the flow-through reactor, the radiation source can expediently be arranged in the interior of the flow-through reactor in a position close to the axis. Such an arrangement of the radiation source brings about the best radiation distribution in the radial direction. The radiation source can be held independently of the flow reactor; in other versions, e.g. in the case of a pressure flow reactor, on the other hand, the radiation source is held in the flow reactor. The arrangement of the radiation source inside the flow reactor is preferred for flow reactors of smaller volume.

Bei einem ringförmigen Durchflußreaktor nach der Erfindung kann die Strahlungsquelle mindestens 4 achsparallel und symmetrisch zwischen dem Durchflußreaktor und einem diesen umgebenden Reflektorsystem angeordnete Strahler aufweisen. Dabei befindet sich zweckmäßigerweise jeder Strahler in einem gesonderten, vorzugsweise paraboloiden Reflektor des Reflektorsystems, um eine optimale optische Effizienz der Einstrahlung in den Durchflußreaktor zu gewährleisten. Bei einer solchen Anordnung der Strahlungsquelle wird eine gleichmäßigere Verteilung der Strahlung über das Gesamtvolumen des Reaktors erzielt als bei Anordnung der Strahlungsquelle im Inneren des ringförmigen Reaktors; sie ist für großvolumige Durchflußreaktoren vorzüglich geeignet.In the case of an annular flow reactor according to the invention, the radiation source can have at least 4 axially parallel and symmetrical emitters arranged between the flow reactor and a reflector system surrounding it. In this case, each radiator is expediently located in a separate, preferably paraboloid, reflector of the reflector system, in order to ensure optimum optical efficiency of the radiation into the flow reactor. With such an arrangement of the radiation source, a more uniform distribution of the radiation over the total volume of the reactor is achieved than with arrangement of the radiation source in the interior of the annular reactor; it is particularly suitable for large-volume flow reactors.

Eine weitere Verbesserung der Strahlungsverteilung kann in dem erfindungsgemäßen Durchflußreaktor dadurch erzielt werden, daß ein Teil der die Strahlungsquelle bildenden Strahler im Inneren des Durchflußreaktors und ein anderer Teil der Strahler, mindestens 4, achsparallel und symmetrisch zwischen dem Durchflußreaktor und einem diesen umgebenden Reflektorsystem angeordnet sind, wobei sich die Strahler, wie vorstehend beschrieben, in gesonderten Reflektoren befinden.A further improvement in the radiation distribution can be achieved in the flow reactor according to the invention in that some of the radiators forming the radiation source are arranged inside the flow reactor and another part of the radiators, at least 4, are arranged axially parallel and symmetrically between the flow reactor and a reflector system surrounding it. the emitters, as described above, are located in separate reflectors.

Bei Vorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art kann es zweckmäßig sein, eine antimondotierte Xenon-Hochdrucklampe mindestens im.Inneren des Durchflußreaktors anzuordnen; dadurch werden die bei Reflektoren unvermeidlichen Reflexionsverluste vermieden und die von der hochwirksamen antimondotierten Xenon-Hochdrucklampe ausgehenden Strahlen besser ausgenutzt; zugleich wird für diesen Strahler eine besondere Wasserkühlung überflüssig.In devices of the type described above, it may be expedient to arrange an antimony-doped xenon high-pressure lamp at least inside the flow reactor; this avoids the reflection losses that are unavoidable with reflectors and makes better use of the rays emitted by the highly effective antimony-doped xenon high-pressure lamp; at the same time, special water cooling is not necessary for this heater.

Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen zur Durchführung einer Reinigung, Entkeimung oder Desinfektion fließfähiger Medien im Durchfluß mittels ultravioletter Strahlung erfordern zur Einhaltung einer vorbestimmten Mindestdosis der ultravioletten Strahlung Durchflußsteuermittel, durch die sichergestellt wird, daß das die Bestrahlungskammern durchsetzende Medium in jedem Fall mit der geforderten Mindestdosis bestrahlt wird. Die erfindungsgemäßen Durchflußsteuermittel können im einfachsten Fall eine Strömungsdrossel, vorzugsweise eine einstellbare Strömungsdrossel, aufweisen. Bei konstantem Druck am Eingang oder Ausgang des Durchflußreaktors läßt sich der Durchfluß auf den jeweils erforderlichen Wert einstellen. Die Strömungsdrossel kann im einfachsten Fall aus einer Engstelle in der Zuleitung oder Ableitung des Durchflußreaktors bestehen, sie kann aber auch durch ein geeignetes, präzis einstellbares und in seiner Einstellung zeitlich unveränderliches Ventil gebildet sein.The devices described above for carrying out cleaning, disinfection or disinfection of flowable media in the flow by means of ultraviolet radiation require flow control means in order to maintain a predetermined minimum dose of the ultraviolet radiation, by means of which it is ensured that the medium penetrating the radiation chambers is always irradiated with the required minimum dose . The through according to the invention In the simplest case, flow control means can have a flow restrictor, preferably an adjustable flow restrictor. With constant pressure at the inlet or outlet of the flow reactor, the flow can be adjusted to the required value. In the simplest case, the flow restrictor can consist of a constriction in the feed line or discharge line of the flow reactor, but it can also be formed by a suitable, precisely adjustable valve, the setting of which cannot be changed over time.

Die erfindungsgemäßen Durchflußsteuermittel können aber auch einen vom Eingangsdruck unabhängigen Durchflußbegrenzer aufweisen. Solche Durchflußbegrenzer sind bekannt, und ihre Anwendung im Zusammenhang mit den hier beschriebenen Durchflußreaktoren ist besonders vorteilhaft, weil sie in jedem Fall verhindern, daß ein vorgegebener Durchfluß überschritten wird. Ein solches Überschreiten des vorgegebenen Durchflusses muß besonders bei den Durchflußreaktoren zur Photoentkeimung vermieden werden, da eine Erhöhung des Durchflusses notwendig zu einem Unterschreiten der vorbestimmten Mindestdosis führen muß.However, the flow control means according to the invention can also have a flow limiter which is independent of the inlet pressure. Such flow restrictors are known and their use in connection with the flow reactors described here is particularly advantageous because they prevent a given flow from being exceeded in any case. Such a exceeding of the predetermined flow rate must be avoided, particularly in the case of the flow reactors for photo-disinfection, since an increase in the flow rate must necessarily lead to a drop below the predetermined minimum dose.

Nach der Erfindung können die Durchflußsteuermittel auch eine Pumpe mit einstellbarer Förderleistung aufweisen. Eine solche Pumpe gestattet im weitesten Umfang die Anpassung des Durchflusses an die jeweils gewünschten Bestrahlungsdosen.According to the invention, the flow control means can also have a pump with an adjustable delivery rate. Such a pump allows the flow to be adapted to the desired radiation dose to the greatest extent possible.

Erfindungsgemäß ist eine Steuereinrichtung für die Pumpe mit einstellbarer Förderleistung vorgesehen, die mit einem von der Überwachungseinrichtung mit Sollwerteinstellung ausgehenden Steuersignal beaufschlagt ist. Dabei kann die Steuereinrichtung einen Leistungsverstärker und einen von dem Pumpenmotor angetriebenen Tachogenerator aufweisen und das Tachogeneratorsignal kann dem Steuersignal der Überwachungseinrichtung am Eingang des Leistungsverctärkers entgegengeschaltet sein. Bekannte Überwachungseinrichtungen für Durchflußreaktoren für die Photoentkeimung enthalten einen Strahlungsdetektor, der an dem Durchflußreaktor angeordnet ist und auf die durch den Durchflußreaktor hindurchtretende Strahlung anspricht. Bei Unterschreiten eines voreingestellten Sollwertes wird von dem Detektor ein Signal abgegeben, durch das ein Ventil angesteuert wird, mittels dessen das zu bestrahlende Medium auf einen zweiten Durchflußreaktor gegeben wird, durch das ein Alarmsignal ausgelöst wird und durch das eine Reinigungsvorrichtung für den ersten Photoreaktor betätigt werden kann (USA-Patentschrift Nr. 3 182 193). Es ist weiter eine Überwachungseinrichtung bekannt (USA Patentschrift Nr. 3 462 597), die bei Ausfall der Lampe, des Lampentransformators oder bei einem unzulässig großen Absinken der Netzspannung ein Magnetventil in der Zuführung für das zu bestrahlende Medium schließt. Diese bekannten Überwachungseinrichtungen sind aber lediglich dazu geeignet und benutzt worden, um in Notfällen den Betrieb des Durchflußreaktors sofort und unter Abgabe eines Notsignals zu unterbrechen bzw. auf einen zweiten Reaktor umzuschalten. Die erfindungsgemäße Einrichtung verbindet dagegen die Pumpe mit einstellbarer Förderleistung mit einer Steuereinrichtung, deren Ausgangssignal von der jeweils an der Überwachungseinrichtung gemessenen Strahlungsintensität abhängig ist. Auf diese Weise wird ermöglicht, den Durchfluß an die jeweilige Bestrahlungsstärke anzupassen. Das bedeutet, daß bei abnehmender Bestrahlungsleistung die Durchflußleistung im gleichen Verhältnis abnimmt, so daß sichergestellt ist, daß die Reinigungs- bzw. Entkeimungsqualität (z.B. der Reinigungs- bzw. Entkeimungsgrad) erhalten bleibt. Durch eine solche Steuereinrichtung können auf einfache Weise die Einflüsse der Alterung auf die Ausstrahlung der Strahlungsquelle berücksichtigt werden. Die geschilderte Steuerung des Durchflusses bei abnehmender Bestrahlungsstärke zur Erhaltung der eingestellten Dosis erlaubt einen besonders ökonomischen Bestrahlungsbetrieb im paarweisen Verbund der Mehrkammer-Photoreaktoren. Dabei wird der eine Photoreaktor mit einem neuen Lampensatz in Betrieb genommen, während der zweite seinen Betrieb während der halben Lebensdauer seiner Lampen fortsetzt. Dadurch werden beide entsprechend den jeweiligen Lampenleistungen optimal betrieben, und die Gesamtleistungsschwankung infolge der Alterung beträgt nur noch die Hälfte der bisherigen Größe. Zugleich ist aber auch eine bessere Lampen-und Stromausnutzung gewährleistet und zugleich eine bessere Apparateausnutzung erreicht.According to the invention, a control device for the pump with an adjustable delivery rate is provided, which is supplied with a control signal originating from the monitoring device with setpoint adjustment. The control device can have a power amplifier and a tachogenerator driven by the pump motor, and the tachogenerator signal can correspond to the control signal of the monitoring device at the input of the power amplifier be countered. Known monitoring devices for flow reactors for photo disinfection contain a radiation detector which is arranged on the flow reactor and responds to the radiation passing through the flow reactor. If the value falls below a preset target value, the detector emits a signal by which a valve is activated, by means of which the medium to be irradiated is passed to a second flow reactor, by which an alarm signal is triggered and by which a cleaning device for the first photoreactor is actuated can (U.S. Patent No. 3,182,193). A monitoring device is also known (US Pat. No. 3,462,597), which closes a solenoid valve in the feed for the medium to be irradiated in the event of failure of the lamp, the lamp transformer or an inadmissibly large drop in the mains voltage. However, these known monitoring devices are only suitable and used to interrupt the operation of the flow reactor immediately in the event of an emergency and by emitting an emergency signal or to switch over to a second reactor. The device according to the invention, on the other hand, connects the pump with adjustable delivery rate to a control device, the output signal of which depends on the radiation intensity measured in each case on the monitoring device. In this way it is possible to adapt the flow to the respective irradiance. This means that when the radiation power decreases, the flow rate decreases in the same ratio, so that it is ensured that the cleaning or disinfection quality (for example the degree of cleaning or disinfection) is maintained. Such a control device allows the influences of aging on the radiation of the radiation source to be taken into account in a simple manner. The described control of the flow with decreasing irradiance to maintain the set dose allows a particularly economical irradiation operation in pairs of multi-chamber photoreactors. One of the photoreactors is put into operation with a new set of lamps, while the second continues to operate for half the life of its lamps. As a result, both are operated optimally in accordance with the respective lamp outputs, and the total output fluctuation due to aging is only half of the previous size. At the same time, however, better use of lamps and electricity is guaranteed and, at the same time, better use of apparatus is achieved.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Abbildungen dargestellt und werden nachfolgend im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen

  • Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Mehrkammer-Photoreaktors;
  • Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Teilanordnung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mehrkammer-Photoreaktors;
  • Fig. 2A einen entsprechenden Schnitt durch eine abgeänderte Ausführung der Teilanordnung nach Figur 2;
  • Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Details von Figur 2;
  • Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausbildung der Teilanordnung;
  • Fig. 4A einen entsprechenden Schnitt durch eine abgeänderte Ausführung der Teilanordnung nach Figur 4;
  • Fig. 5 eine Ansicht eines Details bei der Teilanordnung nach Figur 4;
  • Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Mehrkammer-Photoreaktors;
  • Fig. 7 eine Draufsicht auf eine weitere Ausbildung des Mehrkammer-Photoreaktors nach Figur 6;
  • Fig. 8 eine Schnittansicht eines Details bei dem Mehrkammer-Photoreaktor nach Figur 7;
  • Fig..9 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mehrkammer-Photoreaktors;
  • Fig. 10 einen Teillängsschnitt durch einen Mehrkammer-Photoreaktor nach Figur 9 mit einer Druckausgleichseinrichtung;
  • Fig. 11 einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mehrkammer-Photoreaktors;
  • Fig. 12 einen Längsschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mehrkammer-Photoreaktors;
  • Fig. 13 ein Fließdiagramm für den Rücklaufbetrieb eines erfindungsgemäßen Mehrkämmer-Photo- reaktors;
  • Fig. 13A ein Fließdiagramm für einen modifizierten Rückflußbetrieb entsprechend Figur 13;
  • Fig. 14 eine Detailansicht eines Bauteils in dem Fließdiagramm nach Figur 13;
  • Fig. 15 ein Blockschaltbild eines Ietails der elektrischen Überwachungseinrichtung für den Betrieb eines erfindungsgemäßen Durchflußreaktors;
  • Fig. 16 einen Längsschnitt durch ein für parallelen Durchfluß abgeändertes viertes Ausführungsbeispiel nach Figur 11;
  • Fig. 17 einen Längsschnitt durch ein für parallelen Durchfluß abgeändertes fünftes Ausführungsbeispiel nach Figur 12.
Embodiments of the device according to the invention are shown in the figures and are explained and described in detail below. Show it
  • Figure 1 is a perspective view of a first embodiment of the multi-chamber photoreactor according to the invention.
  • 2 shows a longitudinal section through a partial arrangement in a second exemplary embodiment of the multi-chamber photoreactor according to the invention;
  • 2A shows a corresponding section through a modified embodiment of the partial arrangement according to FIG. 2;
  • Figure 3 is a perspective view of a detail of Figure 2;
  • 4 shows a longitudinal section through a further embodiment of the partial arrangement;
  • 4A shows a corresponding section through a modified embodiment of the sub-arrangement according to FIG. 4;
  • 5 shows a view of a detail in the sub-arrangement according to FIG. 4;
  • 6 shows a perspective view of the second exemplary embodiment of the multi-chamber photoreactor according to the invention;
  • FIG. 7 shows a top view of a further embodiment of the multi-chamber photoreactor according to FIG. 6;
  • Figure 8 is a sectional view of a detail in the multi-chamber photoreactor of Figure 7;
  • 9 shows a longitudinal section through a third embodiment of the multi-chamber photoreactor according to the invention;
  • 10 shows a partial longitudinal section through a multi-chamber photoreactor according to FIG. 9 with a pressure compensation device;
  • 11 shows a longitudinal section through a fourth exemplary embodiment of the multi-chamber photoreactor according to the invention;
  • 12 shows a longitudinal section through a fifth exemplary embodiment of the multi-chamber photoreactor according to the invention;
  • 13 shows a flow diagram for the return operation of a multi-chamber photo-reactor according to the invention;
  • FIG. 13A is a flow chart for a modified reflux operation corresponding to FIG. 13;
  • 14 shows a detailed view of a component in the flow diagram according to FIG. 13;
  • 15 shows a block diagram of an detail of the electrical monitoring device for the operation of a flow reactor according to the invention;
  • 16 shows a longitudinal section through a fourth exemplary embodiment according to FIG. 11 modified for parallel flow;
  • 17 shows a longitudinal section through a fifth exemplary embodiment according to FIG. 12 modified for parallel flow.

Figur 1 zeigt einen Zweikammer-Photoreaktor 1 aus einem Durchflußreaktor in Gestalt eines trogartigen Gefäßes 2 mit einem Deckel 3, der um Scharniere 4 schwenkbar an das trogartige Gefäß 2 angelenkt ist und durch einen Schnappverschluß in geschlossener Stellung gehalten wird. Das Gefäß 2 besteht aus Metall wie rostfreiem Stahl, kann aber auch aus jedem anderen UV-beständigen und sonstigep Anforderungen, z.B. lebensmittelrechtlichen Bestimmungen, genügendem Material (Steinzeug, emailliertes Blech etc.) gefertigt sein. Der Deckel 3 trägt innen eine Serie von zueinander parallelen paraboloiden Reflektoren mit einer besonders gut UV-reflektierenden Oberfläche. Innerhalb der Reflektoren sind UV-Strahler 6 senkrecht zur Durchströmungsrichtung so angeordnet, daß der Strömungsquerschnitt des trogartigen Gefäßes 2 unter Einschluß der Randbereiche gleichmäßig bestrahlt wird. Für Zwecke der Entkeimung werden wassergekühlte, antimondotierte Xenon-Hochdrucklampen eingesetzt; alternativ eignen sich dafür auch Quecksilberniederdruck-Quarzlampen bekannter Bauart. Für die Reinigung in Anwesenheit oder Abwesenheit von Oxidationsmitteln kann man auch Quecksilberhochdrucklampen oder andere Strahler geeigneter Emissionsbereiche verwenden. Der Schnappverschluß ist mit einer Sicherheitsschaltung verbunden, durch die die Strahler 6 bei Öffnung des Schnappverschlusses automatisch abgeschaltet werden. Das trogartige Gefäß 2 ist in Strömungsrichtung durch Quarzglasscheiben 7 in zwei Bestrahlungskammern 8 und 9 unterteilt; die Bestrahlungskammer 9 ist als untere Bestrahlungskammer durch die Quarzglasscheiben 7 auf eine fixe Schichtdicke von 2 cm begrenzt, während die Schichtdicke des Mediums in der Bestrahlungskammer 8 mit Hilfe des weiter unten beschriebenen Niveaureglers 1.7 variiert werden kann. Die Quarzglasscheiben 7 sind auf einem herausnehmbaren Strebrahmen 10 aus rostfreiem Stahl gelagert; die Quarzglasscheiben 7 sind an dem Strebrahmen 10 und dieser selbst ist an der Innenwandung des trogartigen Gefäßes 2 mittels eines gegen UV-Strahlung beständigen Kitts abdichtend befestigt. Anstelle der Verkittung kann die Abdichtung auch durch vorgeformte und UV-beständige Dichtungen erfolgen. Die Bestrahlungskammern 8, 9 kommunizieren an ihrem dem Ein- und Ausgang des trogartigen Gefäßes 2 abgewandten Ende miteinander. Die obere Bestrahlungskammer 8 ist über eine Zuleitung 11 an einen Durchflußbegrenzer 12 angeschlossen. Der Durchflußbegrenzer dient dazu, den Durchfluß auch bei Erhöhung des Eingangsdrucks auf den zulässigen Maximalwert zu begrenzen; solche Durchflußbegrenzer werden beispielsweise von der Firma Eaton Corp., Controls Division, 191 East North Ave., Carol Stream, Illinois 60 187, USA, vertrieben. Die Zuleitung 11 mündet in die Bestrahlungskammer 8 über eine Lochplatte 13, die ein Ausgleichselement für das Strömungsprofil darstellt und sich über die gesamte Breite der Bestrahlungskammer 8 erstreckt. Die Bestrahlungskammer 9 mündet über eine gleichartige Lochplatte 15, die ebenfalls als Ausgleichselement für das Strömungsprofil wirkt, in eine Ableitung 16 mit einem Niveauregler 17, der zum Schutz gegen Verunreinigungen eine luftdurchlässige Abdeckung 18, z.B. aus Watte, trägt.Figure 1 shows a two-chamber photoreactor 1 from a flow reactor in the form of a trough-like vessel 2 with a lid 3 which is pivotally hinged to the trough-like vessel 2 and is held in the closed position by a snap lock. The vessel 2 is made of metal such as stainless steel, but can also be made from any other UV-resistant and other requirements, for example food regulations, sufficient material (stoneware, enamelled sheet metal, etc.). The lid 3 carries a series of parallel paraboloid reflectors with a particularly UV-reflecting surface. Within the reflectors, UV emitters 6 are arranged perpendicular to the flow direction so that the flow cross section of the trough-like vessel 2 is irradiated evenly, including the edge areas. Water-cooled, antimony-doped xenon high-pressure lamps are used for the purpose of disinfection; alternatively, low-pressure mercury quartz lamps of known design are also suitable for this. High-pressure mercury lamps or other emitters of suitable emission ranges can also be used for cleaning in the presence or absence of oxidizing agents. The snap lock is connected to a safety circuit by means of which the radiators 6 are automatically switched off when the snap lock is opened. The trough-like vessel 2 is divided in the flow direction by quartz glass panes 7 into two radiation chambers 8 and 9; the irradiation chamber 9 is defined as a lower irradiation chamber through the quartz glass plates 7 on a fixed layer thickness of 2 cm, while the layer thickness of the medium in the irradiation chamber 8 by means of the level controller 1 .7 described below can be varied. The quartz glass panes 7 are in one removable stainless steel frame 10; the quartz glass panes 7 are fastened to the face frame 10 and this itself is fastened in a sealing manner to the inner wall of the trough-like vessel 2 by means of a cement which is resistant to UV radiation. Instead of cementing, the seal can also be made using preformed and UV-resistant seals. The radiation chambers 8, 9 communicate with one another at their end facing away from the entrance and exit of the trough-like vessel 2. The upper radiation chamber 8 is connected to a flow limiter 12 via a feed line 11. The flow limiter serves to limit the flow to the permissible maximum value even when the inlet pressure is increased; such flow restrictors are sold, for example, by Eaton Corp., Controls Division, 191 East North Ave., Carol Stream, Illinois 60 187, USA. The feed line 11 opens into the radiation chamber 8 via a perforated plate 13, which represents a compensation element for the flow profile and extends over the entire width of the radiation chamber 8. The radiation chamber 9 opens via a similar perforated plate 15, which also acts as a compensating element for the flow profile, into a discharge line 16 with a level controller 17, which carries an air-permeable cover 18, for example made of cotton wool, for protection against contamination.

Die Lochplatten 13, 15 bestehen aus Material, das gegen UV-Strahlung und gegen das durchströmende Medium beständig ist und selbst keine störenden Verunreinigungen an das durchströmende Medium abgibt (rostfreier Stahl, beschichtete Metalle, Kunststoff, Keramik, Quarz, Glas). Die Weite der Löcher ist so groß, daß die Strömung nicht wesentlich behindert ist, aber doch ein über die Durchtrittsfläche gleichmäßiges Strömungsprofil erzeugt wird. Zu dem gleichen Zwecke können die Löcher auch durch Öffnungen anderer Gestalt wie Schlitze ersetzt werden. Die Lochplatten 13, 15 sind mit dem trogartigen Gefäß 2 einerseits und dem Übergangsstück der Zuleitung 11 bzw. der Ableitung 16 andererseits in geeigneter Weise abdichtend verkittet.The perforated plates 13, 15 consist of material which is resistant to UV radiation and the medium flowing through and does not itself emit any disturbing impurities to the medium flowing through (stainless steel, coated metals, plastic, ceramic, quartz, glass). The width of the holes is so large that the flow is not significantly impeded, but a flow profile which is uniform over the passage area is nevertheless produced. For the same purpose, the holes can also be replaced by openings of a different shape, such as slots. The perforated plates 13, 15 are one with the trough-like vessel 2 on the one hand and the transition piece of the feed line 11 or the drain 16 on the other hand sealingly cemented in a suitable manner.

Der Niveauregler 17 besitzt ein Innenrohr 19, das abgedichtet in einem Überlaufgefäß 20 vertikal verschiebbar geführt ist und den Auslauf des trogartigen Gefäßes 2 bildet. Durch Vertikalverschiebung des Innenrohres 19 in dem Niveauregler 17 können in Anpassung an die optische Dichte des durch die Zuleitung 11 in den Durchflußreaktor eintretenden Mediums verschiedene Schichtdicken in der oberen Bestrahlungskammer 8 eingestellt werden.The level controller 17 has an inner tube 19, which is guided in a sealed manner in an overflow vessel 20 and is vertically displaceable and forms the outlet of the trough-like vessel 2. By vertically displacing the inner tube 19 in the level controller 17, different layer thicknesses can be adjusted in the upper radiation chamber 8 in adaptation to the optical density of the medium entering the flow reactor through the feed line 11.

Der Zweikammer-Photoreaktor 1 weist senkrecht zur Durchströmungsrichtung 20 Quecksilberniederdruck-Quarzlampen (15 W, NN 15/44 Original Hanau Quarzlampen GmbH, Hanau) auf, die über die Bestrahlungskammern 8, 9 von 80 cm Länge in gleichen Abständen verteilt sind, wobei jeder Strahler in einem zugeordneten Reflektor und die Lampen-Reflektorkombinationen jeweils in geringstmöglichem Abstand voneinander angeordnet sind, Der gesamte auf die Oberfläche des Mediums gelangende UV-Strahlungsfluß beträgt (unter Berücksichtigung der Reflektionsverluste von höchstens 45 % sowie der Randverluste) ca. 60 W mit einer mittleren Bestrahlungsstärke E = 25 mW/cm2. Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt einen Vergleich des Zweikammer-Photoreaktors 1 mit einem Einkammer-Photoreaktor gleicher Gesamtschichtdicke; in der Tabelle 1 sind Werte für den Durchfluß Q-40 (m3/h) für eine Mindestdosis von 40 mWs/cm2 für verschiedene Transmissionsfaktoren T (1 cm) und verschiedene Schichtdicken der oberen Bestrahlungskammer 8 angegeben.

Figure imgb0003
The two-chamber photoreactor 1 has 20 mercury low-pressure quartz lamps (15 W, NN 15/44 Original Hanau Quarzlampen GmbH, Hanau) perpendicular to the direction of flow, which are distributed equally over the radiation chambers 8, 9 of 80 cm in length, each radiator in an assigned reflector and the lamp-reflector combinations are arranged at the smallest possible distance from each other.The total UV radiation flux reaching the surface of the medium (taking into account the reflection losses of at most 45% and the edge losses) is approx. 60 W with an average irradiance E = 25 mW / cm 2 . Table 1 below shows a comparison of the two-chamber photoreactor 1 with a single-chamber photoreactor of the same total layer thickness; Table 1 shows values for the flow Q-40 (m 3 / h) for a minimum dose of 40 mWs / cm 2 for different transmission factors T (1 cm) and different layer thicknesses of the upper radiation chamber 8.
Figure imgb0003

60 W UV-254 nm auf 30 80 = 2400 cm2 Einstrahlungsfläche; mittlere Bestrahlungsstärke E = 25 mW/cm2. Einfluß des Transmissionsfaktors T (1 cm) und der Schichtdicken 2 in den Bestrahlungskammern.60 W UV-254 nm at 30 80 = 2400 cm 2 irradiation area; average irradiance E = 25 mW / cm 2 . Influence of the transmission factor T (1 cm) and the layer thicknesses 2 in the radiation chambers.

Nach der vorstehenden Tabelle 1 eignet sich der Zweikammer-Photoreaktor für den Bereich der Transmissionsfaktoren T (1 cm) von 0.95 bis 0.5; bei T (1 cm) ≥ 0.9 soll die Schichtdicke der oberen Schicht 4 cm und mehr, bei T (1 cm) <0.6 ca. 1 cm betragen.According to Table 1 above, the two-chamber photoreactor is suitable for the range of transmission factors T (1 cm) from 0.95 to 0.5; with T (1 cm) ≥ 0.9 the layer thickness of the upper layer should be 4 cm and more, with T (1 cm) <0.6 approx. 1 cm.

Für die Bereiche niedrigerer Transmissionsfaktoren werden .die Schichtdicken auch der unteren Bestrahlungskammer 9 niedriger gewählt, z.B. 1 cm bei T (1 cm) = 0.4. Man erhält dann bei T (1 cm) = 0.4 unter den übrigen Bedingungen der obigen Tabelle für je 1 cm untere und obere Schicht zusammen Q-40 = 3.02 m3/h und der Steigerungsfaktor ist dann 1.75. Bei einer Schichtdicke der unteren Bestrahlungskammer 9 von 1 cm ist der Zweikammer-Photoreaktor an die bei der Entkeimung von Abwasser vorkommenden Trans missionsbereiche optimal anpassungsfähig. Die durch die Verwendung von Reflektoren bedingten Verluste an wirksamer UV-Strahlung werden dabei durch die Unterteilung des Photoreaktors mehr als ausgeglichen, wodurch ein im Vergleich zum Einkammer-Photoreaktor energetisch günstigeres Ergebnis für die Entkeimung erzielt wird. Zweikammer-Photoreaktoren dieses Typs werden auch für die Entkeimung von Seewasser eingesetzt.For the areas of lower transmission factors, the layer thicknesses of the lower radiation chamber 9 are also chosen to be lower, for example 1 cm at T (1 cm) = 0.4. At T (1 cm) = 0.4 one then obtains Q-40 = 3.02 m 3 / h for each 1 cm lower and upper layer under the other conditions of the table above and the increase factor is then 1.75. With a layer thickness of the lower irradiation lungskammer 9 of 1 cm, the two-chamber photoreactor is optimally adaptable to the transmission areas occurring in the disinfection of waste water. The losses of effective UV radiation caused by the use of reflectors are more than compensated for by the subdivision of the photoreactor, as a result of which a more energetically favorable result for disinfection is achieved in comparison with the single-chamber photoreactor. Two-chamber photoreactors of this type are also used for the disinfection of sea water.

Figuren 2 bis 8 zeigen die Ausführung eines Mehrkammer-Photoreaktors, bei dem die Strahlungsquelle nach Art einer Tauchlampe ausgebildet ist.Figures 2 to 8 show the design of a multi-chamber photoreactor, in which the radiation source is designed in the manner of a diving lamp.

Figur 2 zeigt im Längsschnitt eine erste Ausführung einer Teilanordnung des Mehrkammer-Photoreaktors mit einem Strahler 24 in einem Hüllrohr 25 aus Quarzglas, das in ein ebenfalls aus Quarzglas bestehendes Trennrohr 35 eingesetzt ist. Der Strahler 24 ist für Zwecke der Entkeimung eine antimondotierte Xenon-Hochdrucklampe; alternativ eignen sich dafür auch Quecksilberniederdruck-Quarzlampen bekannter Bauart. Für die Reinigung in Anwesenheit oder Abwesenheit von Oxidationsmitteln kann man auch Quecksilberhochdrucklampen oder andere Strahler geeigneter Emissionsbereiche verwenden. Der Strahler 24 ruht auf einer Auflage 27 am unteren Ende des Hüllrohres 25, die beispielsweise aus Glaswolle bestehen kann. An ihren oberen Enden sind das Hüllrohr 25 und das Trennrohr 35 über Schliffe 26, 36 miteinander verbunden, die durch geeignete, bekannte Sicherungen (Fa. Schott & Gen., Mainz) in dichtem Eingriff gehalten sind. Das Trennrohr 35 trägt nahe seinem oberen Ende zwei diametral gegenüberliegende Anschlüsse 37. Am unteren Ende der Teilanordnung ist eine Abstandshalterung vorgesehen, durch die das Hüllrohr 25 und das Trennrohr 35 über ihre Länge in gleichem Abstand zueinander gehalten werden. Die Abstandshalterung besteht aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Federringen 29, die durch drei im Winkel von 1200 gegeneinander versetzte Stege 30 aus federndem Material verbunden sind (siehe Figur 3). Die Federringe 29 sind zwischen kleinen Vorsprüngen 28, 38 gehaltert, die in Winkelabständen von ca. 1200 und in einem dem entsprechenden Maß des Federringes 29 angepaßten Axialabstand an der Außenseite des Hüllrohres 25 bzw. an der Innenseite des Trennrohres 35 angeordnet sind. Diese Abstandshalterung kann zur Einstellung eines über die Durchtrittsfläche gleichförmigen Strömungsprofils noch mit einer Lochplatte versehen werden, wie im Zusammenhang mit Figur 5 erläutert wird.FIG. 2 shows in longitudinal section a first embodiment of a partial arrangement of the multi-chamber photoreactor with an emitter 24 in a cladding tube 25 made of quartz glass, which is inserted into a separating tube 35 likewise made of quartz glass. The radiator 24 is an antimony-doped xenon high-pressure lamp for the purpose of disinfection; alternatively, low-pressure mercury quartz lamps of known design are also suitable for this. High-pressure mercury lamps or other emitters of suitable emission ranges can also be used for cleaning in the presence or absence of oxidizing agents. The radiator 24 rests on a support 27 at the lower end of the cladding tube 25, which can be made of glass wool, for example. At its upper ends, the cladding tube 25 and the separating tube 35 are connected to one another via cuts 26, 36, which are held in tight engagement by suitable, known securing means (from Schott & Gen., Mainz). The separating tube 35 carries two diametrically opposite connections 37 near its upper end. At the lower end of the sub-arrangement, a spacer is provided, by means of which the cladding tube 25 and the separating tube 35 are held at the same distance from one another over their length. The spacer consists of two concentrically arranged spring washers 29, which are connected by three in the angle of 120 0 staggered webs 30 of resilient material (see Figure 3). The spring rings 29 are mounted between the small projections 28, 38, the adjusted at angular intervals of about 120 0 and in the corresponding dimension of the spring ring 29 axial distance are arranged on the outside of the cladding tube 25 or on the inside of the shroud pipe 35th This spacer can also be provided with a perforated plate for setting a flow profile which is uniform over the passage area, as will be explained in connection with FIG. 5.

Figur 4 zeigt eine angewandelte Teilanordnung ähnlich Figur 2. In einem Hüllrohr 45 aus Quarzglas befindet sich ein Strahler 24 der vorgenannten Art. Es ist von einem Trennrohr 55 aus Quarzglas umgeben, das an seinem oberen Ende eine Verengung, die geringfügig weiter ist als das Hüllrohr 45, und nahe seinem oberen Ende zwei diametral gegenüberliegende Anschlüsse 57 trägt. Das Hüllrohr 45 und das Trennrohr 55 sind konzentrisch zueinander angeordnet und an ihren oberen Enden durch eine übergreifende Dichtmanschette 46 aus einem elastischen Kunststoff, der gegen die UV-Strahlung und das durchströmende Medium beständig ist, miteinander abdichtend verbunden. Die Dichtmanschette 46 ist durch Ligaturen 48, die nach Art von Schlauchschellen ausgebildet sind, gesichert. Am unteren Ende der Teilanordnung ist eine Abstandshalterung 67 vorgesehen, durch die das Hüllrohr 45 und das Trennrohr 55 über ihre Länge in gleichem Abstand zueinander gehalten werden. Die Abstandshalterung 67 (Figur 5) ist entsprechend Figur 2 zwischen Vorsprüngen 28 am Hüllrohr 45 und Vorsprüngen 68 am Trennrohr 55 angeordnet und besteht zunächst aus einem doppelten Federring 29 mit federnden Stegen 30. Der äußere Federring 29 ist mit axial von seinem Umfang nach oben vorstehenden Trägern 69 versehen, deren Enden 70 radial nach innen umgebogen sind und dadurch eine Platte 71, die Durchtrittsöffnungen 72 besitzt, in Anlage an dem Federring 29 halten. Die Durchtrittsöffnungen 72 in der Platte 71 sind der von dem Hüllrohr 45 und dem Trennrohr 55 gebildeten Bestrahlungskammer 49 zugeordnet und gleichmäßig über die jeweilige Durchtrittsfläche verteilt. Die Platte 71 besteht aus gegen UV-Strahlung und gegen das durchströmende Medium beständigem Material, das keine Verunreinigungen an das durchströmende Medium abgibt (rostfreier Stahl, beschichtete Metalle, Kunststoff, Keramik, Glas, Quarz). Die Weite der Durchtrittsöffnungen 72, die kreisförmigen oder anderen Querschnitt haben können, ist so groß, daß sie die Strömung nicht wesentlich behindern, aber doch ein über die Durchtrittsfläche gleichförmiges Strömungsprofil erzeugen. Die ganze Anordnung ist so getroffen, daß sich die Träger 69 jeweils zwischen den Vorsprüngen 68 an der Innenwand des Trennrohres 55 befinden.FIG. 4 shows a converted partial arrangement similar to FIG. 2. In a quartz glass cladding tube 45 there is a radiator 24 of the aforementioned type. It is surrounded by a quartz glass separating tube 55 which has a narrowing at its upper end which is slightly wider than the cladding tube 45, and near its upper end carries two diametrically opposite connections 57. The cladding tube 45 and the separating tube 55 are arranged concentrically to one another and are sealingly connected to one another at their upper ends by an overlapping sealing sleeve 46 made of an elastic plastic, which is resistant to the UV radiation and the medium flowing through. The sealing sleeve 46 is secured by ligatures 48, which are designed in the manner of hose clips. At the lower end of the sub-arrangement, a spacer 67 is provided, by means of which the cladding tube 45 and the separating tube 55 are held at the same distance from one another over their length. The spacer 67 (FIG. 5) is arranged according to FIG. 2 between projections 28 on the cladding tube 45 and projections 68 on the separating tube 55 and initially consists of a double spring ring 29 with resilient webs 30. The outer spring ring 29 is axially projecting upward from its circumference Supports 69, the ends 70 of which are bent radially inwards and there hold in contact with the spring ring 29 by means of a plate 71 which has through openings 72. The passage openings 72 in the plate 71 are assigned to the radiation chamber 49 formed by the cladding tube 45 and the separating tube 55 and are distributed uniformly over the respective passage area. The plate 71 consists of material which is resistant to UV radiation and the medium flowing through and which does not give off impurities to the medium flowing through (stainless steel, coated metals, plastic, ceramic, glass, quartz). The width of the passage openings 72, which may have a circular or other cross section, is so large that they do not substantially impede the flow, but nevertheless produce a flow profile which is uniform over the passage area. The whole arrangement is such that the supports 69 are each located between the projections 68 on the inner wall of the separating tube 55.

Gegenüber den vorstehend beschriebenen Ausführungen sind eine Reihe von Abwandlungen möglich. In der in Figur 2A dargestellten Ausführung ist das offene Ende des Trennrohres 35A mit dem Hüllrohr 25A unter Ausbildung eines einheitlichen Bauteils verschmolzen, das aber aufwendig in der Herstellung und empfindlich in der Handhabung ist. In einer einfacheren Ausführung kann die Abstandshalterung auch allein von der mit Durchtrittsöffnungen 72 versehenen Platte 71 gebildet werden; dabei fällt dann der obere Kranz der Vorsprünge 28 und 68 fort, und die Platte 71 wird durch einen Sprengring in Auflage an dem unteren Kranz der Vorsprünge 28 und 68 gehalten.A number of modifications are possible compared to the embodiments described above. In the embodiment shown in FIG. 2A, the open end of the separating tube 35A is fused to the cladding tube 25A to form a unitary component, which is complex to manufacture and sensitive to use. In a simpler embodiment, the spacer can also be formed solely by the plate 71 provided with through openings 72; the upper rim of the projections 28 and 68 then falls away, and the plate 71 is held in contact with the lower rim of the projections 28 and 68 by a snap ring.

In einer Abänderung der Teilanordnung von Figur 4 ist ein zusätzliches Quarzglasrohr 52 (siehe Figur 4A) koaxial zu den Quarzglasrohren 45 und 55 angeordnet. Das Quarzglasrohr 52 ist am unteren Ende geschlossen; das obere offene Ende verjüngt sich und ist durch eine mit Ligaturen 50 gesicherte, überlappende Manschette 51 abdichtend mit dem Quarzglasrohr 55 in ähnlicher Weise verbunden wie die Quarzglasrohre 45 und 55. Das verjüngte Ende ist dicht unterhalb der Anschlüsse 57 an dem Trennrohr 55 befestigt. Mindestens zwei Durchtrittsöffnungen 53 in der Wandung des Quarzglasrohres 52 nahe seinem verjüngten Ende sind gleichmäßig über dessen Umfang verteilt. Das Trennrohr 55 erstreckt sich bis zu einer dem Boden des Quarzglasrohres 52 innen aufliegenden Halterung aus einem Ring 59, von dem eine Anzahl von das Ende des Trennrohres 55 aufnehmenden und halternden Blattfedern 60 vorstehen. Zwischen dem Rand des Trennrohres 55 und dem Ring 59, sowie den Blattfedern 60 besteht ausreichender Zwischenraum für den ungehinderten Durchfluß des Mediums zwischen den durch das Trennrohr 55 getrennten Bestrahlungskammern. Es kann aber auch der Rand des Trennrohres 55 mit Ausschnitten für die Verbindung zwischen den Bestrahlungskammern versehen sein und dann dem Ring 59 direkt aufliegen. Der Ring 59 und die Blattfedern 60 bestehen aus Material, das gegen UV-Strahlung und gegen das durchströmende Medium beständig ist und selbst keine störenden Verunreinigungen an das durchströmende Medium abgibt (rostfreier Stahl, beschichtete Metalle, vorzugsweise mit fluorierten Kohlenwasserstoffpolymeren, Kunststoffe, Keramik, Quarz, Glas).4, an additional quartz glass tube 52 (see FIG. 4A) is arranged coaxially to the quartz glass tubes 45 and 55. The quartz glass tube 52 is closed at the lower end; the upper open end tapers and is sealed with an overlapping sleeve 51 secured with ligatures 50 Quartz glass tube 55 connected in a similar manner as the quartz glass tubes 45 and 55. The tapered end is fastened to the separating tube 55 just below the connections 57. At least two through openings 53 in the wall of the quartz glass tube 52 near its tapered end are evenly distributed over its circumference. The separating tube 55 extends up to a holder lying on the inside of the bottom of the quartz glass tube 52 and consists of a ring 59, from which a number of leaf springs 60 projecting and holding the end of the separating tube 55 protrude. Between the edge of the separating tube 55 and the ring 59 and the leaf springs 60 there is sufficient space for the unimpeded flow of the medium between the radiation chambers separated by the separating tube 55. However, the edge of the separating tube 55 can also be provided with cutouts for the connection between the radiation chambers and then lie directly on the ring 59. The ring 59 and the leaf springs 60 are made of material which is resistant to UV radiation and the medium flowing through and does not itself emit any disturbing impurities to the medium flowing through (stainless steel, coated metals, preferably with fluorinated hydrocarbon polymers, plastics, ceramics, quartz , Glass).

Die in Figuren 2, 2A, 4 und 4A dargestellten Teilanordnungen für den Strahler 24 bilden gemeinsam mit einem Tank 21 den Durchflußreaktor 41 des Zweikammer-Photoreaktors 20. Gemäß Figur 6 trägt der Tank 21 an seinen Längswänden Träger 22, an denen jeweils eine der in Figur 2 abgebildeten Teilanordnungen befestigt ist. Der Tank 21 und die Träger 22 bestehen aus rostfreiem Stahl und sind aneinandergeschweißt. Der Tank 21 und die Träger 22 können aber auch aus verschiedenen Materialien bestehen, die in geeigneter Weise fest miteinander verbunden sind; dabei ist der Tank 21 aus einem Material gefertigt, das UV-beständig ist und allen sonstigen Anforderungen, z.B. lebensmittelrechtlichen Bestimmungen, genügt. In den oben offenen Tank 21 mündet der (nicht dargestellte) Abfiuf einer Quelle für das zu bestrahlende Medium; der Tank 21 kann aber gegebenenfalls auch über einen Anschlußstutzen und eine Verbindungsleitung an die Quelle des zu bestrahlenden Mediums angeschlossen sein.The partial arrangements for the radiator 24 shown in FIGS. 2, 2A, 4 and 4A together with a tank 21 form the flow reactor 41 of the two-chamber photoreactor 20. According to FIG. 6, the tank 21 has supports 22 on its longitudinal walls, on each of which one of the tubes shown in FIGS Figure 2 shown subassemblies is attached. The tank 21 and the carrier 22 are made of stainless steel and are welded together. The tank 21 and the carrier 22 can, however, also consist of different materials which are suitably firmly connected to one another; the tank 21 is made of a material that is UV-resistant and meets all other requirements, such as food law provisions. In the open to the top Tank 21 opens into a source (not shown) for the medium to be irradiated; the tank 21 can optionally also be connected to the source of the medium to be irradiated via a connecting piece and a connecting line.

In der Kombination der Teilanordnung nach Figur 4A mit dem Tank 21 besteht der Abfluß zweckmäßigerweise aus einem vom Boden des Tanks 21 ausgehenden Überlaufrohr, das sich bis zur Höhe der Durchtrittsöffnungen 53 erstreckt. Dadurch wird die erwünschte konstante Füllhöhe des Tanks 21 sichergestellt.In the combination of the sub-arrangement according to FIG. 4A with the tank 21, the outflow expediently consists of an overflow pipe extending from the bottom of the tank 21, which extends to the height of the passage openings 53. This ensures the desired constant fill level of the tank 21.

Die Teilanordnung nach einer der Figuren 2 bis 4 wird mit geeigneten Mitteln an dem Träger 22 gehaltert; dazu ist eine Muffe 31 mit einer Feststellschraube 32 vorgesehen, die eine gegebenenfalls mit einem Schutzüberzug überzogene Kette 33 trägt, die die Teilanordnung umgibt und entsprechend deren Umfang an der Muffe 31 eingehängt ist. Solche Halterungen im Zusammenhang mit Bestrahlungsgeräten sind bekannt und im Handel erhältlich, so daß sie hier nicht im einzelnen beschrieben werden müssen. Die Teilanordnung ist in Figur 6 nur schematisch dargestellt. Am Grunde des Tanks 21 befinden sich Auflagen 34, denen die Teilanordnung aufsitzt, wodurch zusätzlich Sicherheit der Halterung erreicht wird.The sub-arrangement according to one of FIGS. 2 to 4 is held on the carrier 22 by suitable means; For this purpose, a sleeve 31 is provided with a locking screw 32, which carries a chain 33, possibly covered with a protective coating, which surrounds the partial arrangement and is suspended on the sleeve 31 in accordance with its circumference. Such holders in connection with radiation devices are known and commercially available, so that they do not have to be described in detail here. The sub-arrangement is only shown schematically in FIG. At the bottom of the tank 21 there are supports 34, on which the sub-assembly is seated, whereby additional security of the holder is achieved.

Für den Betrieb des Durchflußreaktors 41 werden die Anschlüsse 37 bzw. 57 der an den Trägern 22 gehalterten ; Teilanordnungen nach einer der Figuren 2 bis 4 zu einer gemeinsamen (nicht gezeigten) Ableitung miteinander verbunden. Das eintretende Medium durchsetzt zunächst den die erste Bestrahlungskammer 23 bildenden Tank 21; es tritt dann durch die von dem Hüllrohr 25 bzw. 45 und dem Trennrohr 35 bzw. 55 gebildete innere Bestrahlungskammer 39 bzw. 49 und deren Anschluß 37 bzw. 57 hindurch in die (nicht dargestellte) Ableitung aus.For the operation of the flow reactor 41, the connections 37 and 57 of those held on the carriers 22; Partial arrangements according to one of Figures 2 to 4 connected together to form a common (not shown) derivative. The entering medium first passes through the tank 21 forming the first radiation chamber 23; it then exits through the inner radiation chamber 39 or 49 formed by the cladding tube 25 or 45 and the separating tube 35 or 55 and its connection 37 or 57 into the discharge line (not shown).

Figuren 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform des Durchflußreaktors 41 für einen Zweikammer-Photoreaktor 40 entsprechend Figur 6, bei dem der Tank 21, der einen Anschlu stutzen 91 trägt, durch einen Deckel 80 verschlossen ist, der mit Durchführungen 81 und Halterungen 82 versehen ist, an denen die in Figur 2 gezeigte Teilanordnung abgedichtet gehaltert ist. Die Halterungen 82 bestehen jede aus einem von dem Deckel 80 hochstehenden Kragen 83, in dem das jeweils äußere Quarzglasrohr 35 geführt ist. Das Quarzglasrohr 35 trägt einen O-Ring 84, der einer Schrägfläche 85 an der oberen Innenkante des Kragens 83 anliegt und durch einen mit Schrauben 86, die in Gewindebohrungen 87 an der Oberseite des Kragens 83 eingreifen, gehaltenen Anpreßring 88 gesichert ist. Die Anschlüsse 37 der Teilanordnungen nach Figur 2 werden über Verbindungsleitungen 89 an eine gemeinsame Ableitung 90 angeschlossen. In gleicher Weise können die Teilanordnungen nach Figur 4 oder die übrigen vorstehend beschriebenen Teilanordnungen an dem Deckel 80 abdichtend gehaltert werden.FIGS. 7 and 8 show a further embodiment of the flow reactor 41 for a two-chamber photoreactor 40 corresponding to FIG. 6, in which the tank 21, which supports a connection 91, is closed by a cover 80 which is provided with passages 81 and holders 82 , on which the sub-arrangement shown in Figure 2 is held sealed. The brackets 82 each consist of a collar 83 projecting from the cover 80, in which the respective outer quartz glass tube 35 is guided. The quartz glass tube 35 carries an O-ring 84 which abuts an inclined surface 85 on the upper inner edge of the collar 83 and is secured by a pressure ring 88 held with screws 86 which engage in threaded bores 87 on the top of the collar 83. The connections 37 of the sub-arrangements according to FIG. 2 are connected to a common derivation 90 via connecting lines 89. In the same way, the sub-arrangements according to FIG. 4 or the other sub-arrangements described above can be held in a sealing manner on the cover 80.

Die offene Anordnung des Mehrkammer-Photoreaktors 20 wird mit Vorteil beispielsweise bei Klimawäschern verwendet, deren Auslauf sich direkt oberhalb des Tanks 21 befindet; die geschlossene Anordnung des Mehrkammer-Photoreaktors 40 ermöglicht andere Anwendungen, bei denen das Medium ohne Überdruck im Umlaufverfahren bestrahlt werden soll. Um eine Unterschreitung der geforderten Mindestdosis sicher zu vermeiden, wird auch hier in die Zuleitung zweckmäßig ein Durchflußbegrenzer der weiter oben beschriebenen Art eingebaut. Bei den Mehrkammer-Photoreaktoren 20, 40 wird der Nachteil der Inhomogenität der Bestrahlungsstärkeverteilung in der von dem Tank 21 gebildeten ersten Bestrahlungskammer 23 dadurch kompensiert, daß das Medium durch die innere Bestrahlungskammer 39 bzw. 49 hindurchgeleitet wird, in der es unter definierten Bedingungen mit einem geringeren Gradienten der Bestrahlungsstärke einer hohen Mindestbestrahlungsstärke ausgesetzt wird. Je nach den Anforderungen kann dabei eine kleinere oder größere Anzahl der Teilanordnungen nach Figur 2 bzw. 4 in den Mehrkammer-Photoresktor 20, 40 eingesetzt werden. Für die Funktion des Mehrkammer-Photoreaktors 20, 40 kommt es nicht entscheidend auf die Durchflußrichtung an. Will man mit Sicherheit hohe Entkeimungsgrade erzielen, so dürfte es zweckmäßig sein, das Medium durch die innere Bestrahlungskammer 39 bzw. 49 zuletzt zu leiten. Will man jedoch während der Bestrahlung eine Begasung des Mediums mit z.B. Sauerstoff vornehmen, so empfiehlt sich die umgekehrte Durchflußrichtung.The open arrangement of the multi-chamber photoreactor 20 is advantageously used, for example, in climate washers, the outlet of which is located directly above the tank 21; The closed arrangement of the multi-chamber photoreactor 40 enables other applications in which the medium is to be irradiated in a circulation process without excess pressure. In order to reliably avoid falling below the required minimum dose, a flow limiter of the type described above is also expediently installed in the feed line here. In the case of the multi-chamber photoreactors 20, 40, the disadvantage of the inhomogeneity of the irradiance distribution in the first irradiation chamber 23 formed by the tank 21 is compensated for by the fact that the medium is passed through the inner irradiation chamber 39 or 49, in which, under defined conditions, it is mixed with a lower gradient of the irradiance is exposed to a high minimum irradiance. Depending on the requirements, a smaller or larger number of the partial arrangements according to FIGS. 2 and 4 can be used in the multi-chamber photoresctor 20, 40. The direction of flow is not critical for the function of the multi-chamber photoreactor 20, 40. If you want to achieve high degrees of disinfection with certainty, it should be expedient to pass the medium through the inner radiation chamber 39 or 49 last. However, if you want to fumigate the medium with eg oxygen during the irradiation, the reverse flow direction is recommended.

Für die Reinigung, insbesondere für die Entkeimung oder Desinfektion von Medien, die mit hoher Leistung durch einen Durchflußreaktor mit einer überwiegend im Bereich zwischen 240 und 320 nm emittierenden UV-Strahlungsquelle gefördert werden sollen, eignen sich besonders solche Vorrichtungen, bei denen der Durchflußreaktor und die Strahlungsquelle ringförmig zueinander angeordnet sind. Dabei kann ein ringförmiger Durchflußreaktor eine im Inneren angeordnete Strahlungsquelle umgeben; es kann aber auch eine äußere Strahlungsquelle in Form einer Reihe von Strahlern in jeweils zugeordneten Reflektoren, die den Durchflußreaktor kranzförmig umgeben, pder auch beide Arten von Strahlungsquellen vorgesehen sein. Der Durchflußreaktor kann auch rohrförmig ausgebildet sein und ist dann mit einer äußeren Strahlungsquelle kombiniert. Die folgende Tabelle 2 zeigt für einen ringförmigen Durchflußreaktor mit einem Innendurchmesser di = 4 cm und einem Außendurchmesser Da = 6 bis 14 cm den Abfall der inneren Bestrahlungsstärke E bei radialer Durchstrahlung eines Mediums mit einem Transmissionsfaktor T (1 cm) = 0.6. Befindet sich im Inneren dieses Durchflußreaktors in axialer Position eine Quecksilberniederdruck-Quarzlampe von 1 m effektiver Länge, so strahlt deren radiale Ausstrahlung auf dieser Länge 15 Watt UV-254 nm an der durchstrahlten Innenfläche des Durchflußreaktors in das Medium ein.For the cleaning, in particular for the disinfection or disinfection of media which are to be conveyed at high power through a flow reactor with a UV radiation source emitting predominantly in the range between 240 and 320 nm, devices in which the flow reactor and the Radiation source are arranged in a ring to each other. An annular flow reactor can surround a radiation source arranged inside; however, an external radiation source can also be provided in the form of a series of emitters in respectively assigned reflectors, which surround the flow reactor in a ring shape, or both types of radiation sources can also be provided. The flow reactor can also be tubular and is then combined with an external radiation source. The following Table 2 shows for an annular flow reactor with an inner diameter d i = 4 cm and an outer diameter D a = 6 to 14 cm the drop in the internal irradiance E when radially irradiating a medium with a transmission factor T (1 cm) = 0.6. If there is a mercury low-pressure quartz lamp of 1 m effective length in the interior of this flow reactor in the axial position, its radial emission radiates 15 watts UV-254 nm at this length radiated the inner surface of the flow reactor into the medium.

Bei einer effektiven Einstrahlungsfläche von π ·Di · 100 cm2 = 1256.6 cm2 ist die mittlere Bestrahlungsstärke in dieser Fläche Ei = 11.94 mW/cm2. Die Spalten der Tabelle 2 zeigen die Durchmesser D und Schichtdicken d, hierzu die Geometriefaktoren G und die Transmissionen-T sowie als deren Produkt G . T = Erel die relative Bestrahlungsstärke in den Schichten; Spalte Ed zeigt die innere Bestrahlungsstärke in den Schichten; die Spalte Vd zeigt die zugehörigen Ringkammervolumina. Die letzte Spalte der Tabelle 2 zeigt die zugehörigen Durchflüsse Q-40 in m3/h bei Einhaltung einer Mindestbestrahlungsdosis von 40 mWs/cm2, berechnet für eine gleichförmige Strömung.

Figure imgb0004
With an effective irradiation area of π · D i · 100 cm 2 = 1256.6 cm 2 , the average irradiance in this area is E i = 11.94 mW / cm 2 . The columns in Table 2 show the diameters D and layer thicknesses d, for this the geometry factors G and the transmissions-T as well as their product G. T = E rel the relative irradiance in the layers; Column Ed shows the internal irradiance in the layers; column V d shows the associated annular chamber volumes. The last column in Table 2 shows the associated flow rates Q-40 in m 3 / h while maintaining a minimum radiation dose of 40 mWs / cm 2 , calculated for a uniform flow.
Figure imgb0004

.Man erkennt aus der Tabelle 2, daß die innere Bestrahlung stärke Ed mit zunehmender Schichtdicke d stark abnimmt, während im Gegensatz dazu das Ringkammervolumen Vd beträchtlich zunimmt. Bei einem Transmissionsfaktor des zu bestrahlenden Mediums von T (1 cm) = 0.6 wird Q-40 = 0.73 m3/h als Maximum bei einer Schichtdicke von d = 2 cm gefunden (siehe Tabelle 2). Bei größeren Schichtdicken d nimmt Q-40 ab, weil der Einfluß der großen Ringkammervolumina, die nur einer relativ geringen inneren Bestrahlungsstärke Ed ausgesetzt sind, überwiegt. Für Medien mit anderen Transmissionsfaktoren liegen die erzielbaren Durchflußmaxima für Q-40 bei anderen Schichtdicken d: Bei T (1 cm) = 0.7 ist Q-40 (max) = 1.32 m3/h bei 2 cm Schichtdicke; bei T (1 cm) = 0.8 erreicht Q-40 einen Maximalwert von 1.95 m3/h bei d = 4 cm, bei T (1 cm) = 0.9 wird bei einer Schichtdicke von 5 cm Q-40 = 3.42 m3/h. Bei konstanter Schichtdicke d = 5 cm des Einkammer-Photoreaktors werden bei T (1 cm) = 0.9; 0.8; 0.7 Durchflüsse Q-40 = 2.56; 1,42; 0.73 m3/h erhalten.It can be seen from Table 2 that the internal radiation intensity E d decreases sharply with increasing layer thickness d, while in contrast the annular chamber volume V d increases considerably. With a transmission factor of the medium to be irradiated of T (1 cm) = 0.6, Q-40 = 0.73 m 3 / h is found as the maximum with a layer thickness of d = 2 cm (see Table 2). With larger layer thicknesses d, Q-40 decreases because the influence of the large annular chamber volumes, which are only exposed to a relatively low internal irradiance E d , predominates. For media with other transmission factors, the achievable flow maxima for Q-40 with other layer thicknesses are d: at T (1 cm) = 0.7, Q-40 (max) = 1.32 m 3 / h with 2 cm layer thickness; at T (1 cm) = 0.8, Q-40 reaches a maximum value of 1.95 m 3 / h at d = 4 cm, at T (1 cm) = 0.9 Q-40 = 3.42 m 3 / h at a layer thickness of 5 cm . With a constant layer thickness d = 5 cm of the single-chamber photoreactor, T (1 cm) = 0.9; 0.8; 0.7 flows Q-40 = 2.56; 1.42; 0.73 m3 / h obtained.

Die folgende Tabelle 3 zeigt die Verhältnisse für ein Medium ebenfalls mit T (1 cm) = 0.6, jedoch bei einem Mehrkammer-Photoreaktor mit gleichen Abmessungen, der durch UV-durchlässige Trennwände (mit vernachlässigten Dimensionen) in Bestrahlungskammern von jeweils 1 cm Schichtdicke unterteilt ist. Die ersten 6 Spalten der Tabelle 3 enthalten die gleichen Angaben wie Tabelle 2. In die Spalte Vk sind die Volumina der einzelnen Bestrahlungskammern eingetragen und in die Spalte Q-40 (k) die Durchflüsse, bei denen in jeder einzelnen Bestrahlungskammer die Mindestbestrahlungsdosis von 40 mWs/cm2 einwirkt. Die letzte Spalte der Tabelle 3 zeigt die Bestrahlungsdosen E · t (k) in mWs/cm2, die das alle Bestrahlungskammern nacheinander durchfließende Medium bei einem Durchfluß von 1.61 m3/h in jeder einzelnen Bestrahlungskammer erhält.

Figure imgb0005
The following Table 3 shows the conditions for a medium also with T (1 cm) = 0.6, but for a multi-chamber photoreactor with the same dimensions, which is subdivided by UV-transparent partition walls (with neglected dimensions) into radiation chambers each with a layer thickness of 1 cm . The first 6 columns of Table 3 contain the same information as Table 2. Column V k shows the volumes of the individual radiation chambers and column Q-40 (k) the flow rates for which the minimum radiation dose of 40 in each individual radiation chamber mWs / cm 2 acts. The last column of Table 3 shows the radiation doses E · t (k) in mWs / cm 2 , which the medium flowing through all the radiation chambers successively receives at a flow of 1.61 m 3 / h in each individual radiation chamber.
Figure imgb0005

Aus der vorletzten Spalte der Tabelle 3 ergibt sich, daß bei parallelem Durchfluß durch die Bestrahlungskammern in der Weise, daß in jeder Schicht die Mindestbestrahlungsdosis von 40 mWs/cm2 eingehalten wird, ein Gesamtdurchfluß von Q-40 (gesamt) = 1.61 m3/h möglich ist. Entsprechend ist aus der letzten Spalte der Tabelle 3 zu entnehmen, daß bei Hintereinanderschaltung der Bestrahlungskammern und bei einem Durchfluß von 1.61 m3/h das Medium mit einer Gesamtdosis von ca. 40mWs/cm2 bestrahlt worden ist. Für ein Medium mit einem Transmissionsfaktor T (1 cm) = 0.7 ist Q-40 (gesamt) = 2.28 m3/h, für T (1 cm) = 0.8 ist der entsprechende Wert Q-40 (gesamt) = 3.15 m3/h, für T (1 cm) = J.9 ist Q-40 (gesamt) = 4.37 m3/h.The penultimate column of Table 3 shows that with a parallel flow through the radiation chambers in such a way that the minimum radiation dose of 40 mWs / cm 2 is maintained in each layer, a total flow of Q-40 (total) = 1.61 m 3 / h is possible. Correspondingly, it can be seen from the last column of Table 3 that when the radiation chambers are connected in series and at a flow of 1.61 m 3 / h, the medium has been irradiated with a total dose of approx. 40 mWs / cm 2 . For a medium with a transmission factor T (1 cm) = 0.7, Q-40 (total) = 2.28 m 3 / h, for T (1 cm) = 0.8 the corresponding value Q-40 (total) = 3.15 m 3 / h h, for T (1 cm) = J.9 Q-40 (total) = 4.37 m 3 / h.

insgesamt zeigt die vorstehende Diskussion in Verbindung it den Tabellen 2 und 3, daß die Unterteilung des Photoreaktors eine erhebliche Leistungssteigerung erbringt. Dieses Ergebnis ist in Tabelle 4 zusammengestellt. Die Zeilen der Tabelle 4 enthalten für Transmissionsfaktoren T (1 cm) = 0.6 bis 0.9 die Durchflüsse Q-40 (max) bei den jeweils optimalen Schichtdicken, die Durchflüsse Q-40 des Einkammer-Photoreaktors entsprechend Tabelle 2 bei einer Schichtdicke von d = 5 cm und die Durchflüsse Q-40 (gesamt) bei einem Mehrkammer-Photoreaktor mit 5 Bestrahlungskammern von je 1 cm Schichtdicke (Gesamtschichtdicke d = 5 cm), sowie die Steigerungsfaktoren F der Durchflüsse Q-40 des Mehrkammer-Photoreaktors gegenüber dem Einkammer-Photoreaktor.

Figure imgb0006
overall, the discussion above in connection with Tables 2 and 3 shows that the division of the photo reactor brings a significant increase in performance. This result is summarized in Table 4. For transmission factors T (1 cm) = 0.6 to 0.9, the lines in Table 4 contain the flow rates Q-40 (max) with the optimum layer thicknesses in each case, the flow rates Q-40 of the single-chamber photoreactor according to Table 2 with a layer thickness of d = 5 cm and the flow rates Q-40 (total) for a multi-chamber photoreactor with 5 radiation chambers each with a layer thickness of 1 cm (total layer thickness d = 5 cm), as well as the increase factors F of the flow rates Q-40 of the multi-chamber photoreactor compared to the single-chamber photoreactor.
Figure imgb0006

Aus Tabelle 4 sind die Vorteile des Mehrkammer-Photoreaktors gegenüber den bekannten Einkammer-Photoreaktoren unmittelbar ersichtlich. Allein durch die beschriebene Unterteilung der Bestrahlungskammer des Einkammer-Photoreaktors zum Mehrkammer-Photoreaktor lassen sich ohne zusätzliche Strahlungsquellen oder sonstige Maßnahmen Leistungssteigerungen von über 100 % erzielen. Das bedeutet, daß bei gleicher Bestrahlungsdosis der Durchfluß bzw. bei gleichem Durchfluß die applizierte Bestrahlungsdosis verdoppelt werden kann. Derartige Effekte lassen sich durch keine irgendwie geartete Kombination von Einkammer-Photoreaktoren erreichen. Die erzielten Leistungssteigerungen sind sowohl bei Parallelschaltung der Bestrahlungskammern als auch bei Serienschaltung der Bestrahlungskammern in den Beispielen gleich. In der Praxis bringt jedoch die Serienschaltung erhebliche zusätzliche Vorteile. So bietet die Serienschaltung der Bestrahlungskammern eine wesentlich erhöhte Sicherheit gegenüber Strömungskurzschlüssen und zusätz lich eine wesentlich verbesserte Durchmischung des zu bestr - lenden Mediums im gesamten Strahlungsfeld. Durch die S rienschaltung von Bestrahlungskammern wird nämlich das stromende Medium in wechselnden Richtungen durch die Bestrahlungszone geführt, wobei durch die erzwungene Umsteuerung der strömenden Schichten eine Neuorientierung der Flüssigkeitspartikeln auf dem Weg durch die Bestrahlungskammern erfolgt. Da bei der Serienschaltung zudem mit relativ höheren Strömungsgeschwindigkeiten, besonders in.den inneren Bestrahlungskammern, gearbeitet wird, sind Strömungsverhältnisse mit wesentlich höheren Reynolds-Zahlen gegenüber den Einkammer-Photoreaktoren möglich. Dies hat zusätzlich zur besseren Durchmischung einen günstigen Effekt bei der Unterdrückung von Niederschlagsbildungen.Table 4 shows the advantages of the multi-chamber photoreactor compared to the known single-chamber photoreactors. Simply by dividing the radiation chamber of the single-chamber photoreactor into a multi-chamber photoreactor as described above, performance increases of over 100% can be achieved without additional radiation sources or other measures. This means that the flow rate or, with the same flow rate, the applied radiation dose can be doubled for the same radiation dose. Such effects cannot be achieved by any combination of single-chamber photoreactors. The performance increases achieved are both in the examples when the irradiation chambers are connected in parallel and when the irradiation chambers are connected in series equal. In practice, however, series connection offers considerable additional advantages. The series connection of the radiation chambers offers a significantly increased security against flow short circuits and additionally a significantly improved mixing of the medium to be treated in the entire radiation field. Through the series connection of radiation chambers, the flowing medium is guided through the radiation zone in alternating directions, the liquid particles being reoriented on the way through the radiation chambers by the forced reversal of the flowing layers. Since the series connection also works with relatively higher flow speeds, especially in the inner radiation chambers, flow conditions with significantly higher Reynolds numbers are possible compared to the single-chamber photoreactors. In addition to the better mixing, this has a favorable effect in suppressing precipitation.

Tabelle 4 zeigt insbesondere auch, daß die Steigerungsfaktoren F bei abnehmenden Transmissionsfaktoren, aber konstanter Schichtdicke stark zunehmen. Dies ergibt sich daraus, daß der Einkammer-Photoreaktor für jeden Transmissionsfaktor eine optimale Schichtdicke besitzt, d.h. solche Photoreaktoren sind nur wenig anpassungsfähig an Medien mit veränderlichen bzw. unterschiedlichen Transmissionsfaktoren. Demgegenüber besitzt ein Mehrkammer-Photoreaktor den großen Vorteil, daß er auch bei Medien mit stark veränderlichen bzw. unterschiedlichen Transmissionsfaktoren günstige Leistungen erbringt. Das Bestrahlungsergebnis beim Mehrkammer-Photoreaktor wird also bei Medien mit niedrigem Transmissionsfaktor nicht dadurch beeinträchtigt, daß erhebliche Anteile der Gesamtschicht: nur minimale Bestrahlungsdosen erhalten, und andererseits erlaubt der Mehrkammer-Photoreaktor bei hohem Transmissionsfaktor des Mediums die Ausnutzung des gegebenen Strahlungsflusses durch die hohe Gesamtschichtdicke aller Bestrahlungskammern.Table 4 also shows in particular that the increase factors F increase sharply with decreasing transmission factors but constant layer thickness. This results from the fact that the single-chamber photoreactor has an optimum layer thickness for each transmission factor, ie such photoreactors are only slightly adaptable to media with variable or different transmission factors. In contrast, a multi-chamber photoreactor has the great advantage that it provides favorable performance even with media with highly variable or different transmission factors. The result of the radiation in the multi-chamber photoreactor is therefore not impaired in the case of media with a low transmission factor by the fact that considerable portions of the overall layer: receive only minimal radiation doses, and on the other hand the multi-chamber photoreactor with a high transmission factor of the medium allows the use of the given radiation flow through the high total layer thickness of all Radiation chambers.

Mehrkammer-Photoreaktoren mit ringförmiger Anordnung von Strahlungsquelle und Durchflußreaktor sind aus mehreren Rohrstücken aus Quarzglas aufgebaut, die ineinander angeordnet sind und deren Durchmesser so gewählt sind, daß koaxiale Bestrahlungskammern der gewünschten Schichtdicke gebildet werden. Solche Quarzglasrohre können mit der gewünschten.Genauigkeit der Abmessungen hergestellt werden und sind mit geeigneten Durchmessern und Wandstärken im Handel erhältlich. Die Quarzglasrohre werden in bekannter Weise zueinander zentriert und zwischen Verschlußteilen (siehe weiter unten) gehaltert, die den Durchflußreaktor stirnseitig abschließen. Die Verschlußteile besitzen z.B. durch Stopfbuchspackungen abgedichtete Halterungsnuten für die Quarzglasrohre und sind mit Innenkanälen und Anschlußstutzen versehen, durch die die Zuleitung und Ableitung des Mediums bei Parallelschaltung und bei Serienschaltung der Bestrahlungskammern deren Verbindung untereinander bewirkt wird. In den Abbildungen 9 bis 12 sind Ausführungsbeispiele ringförmiger Mehrkammer-Photoreaktoren mit Innenbestrahlung, mit einer Druckausgleichseinrichtung und mit Außenbestrahlung dargestellt.Multi-chamber photoreactors with an annular arrangement of radiation source and flow reactor are constructed from a plurality of tube pieces made of quartz glass, which are arranged one inside the other and whose diameters are selected such that coaxial radiation chambers of the desired layer thickness are formed. Such quartz glass tubes can be produced with the desired accuracy of the dimensions and are commercially available with suitable diameters and wall thicknesses. The quartz glass tubes are centered to one another in a known manner and held between closure parts (see below) which close off the flow reactor at the end. The closure parts have e.g. mounting grooves for the quartz glass tubes sealed by stuffing box packings and are provided with internal channels and connecting pieces through which the supply and discharge of the medium are effected when the radiation chambers are connected in parallel and in series connection. Figures 9 to 12 show examples of annular multi-chamber photoreactors with internal radiation, with a pressure compensation device and with external radiation.

Ein für Innenbestrahlung eingerichteter Dreikammer-Photoreaktor 100 ist in Abbildung 9 zur Hälfte im Längsschnitt dargestellt. Er enthält einen Strahler 24 der vorgenannten Art, der zur Erhöhung der Bestrahlungsstärke im Photoreaktor 100 einfach oder mehrfach gewendelt sein kann. Der Strahler 24 ist;achsnah im Inneren eines Durchflußreaktors 101 angeordnet, der von einem strahlungsundurchlässigen Außenmantel 102, von einem ersten Verschlußteil 103 und einem zweiten Verschlußteil 104 und von einem strahlungsdurchlässigen inneren Hüllrohr 105, das in dem ersten Verschlußteil 103 gehaltert ist, gebildet ist. Das innere Hüllrohr 105 ist ein einseitig geschlossenes Quarzglasrohr, an dessen geschlossenem Ende der Strahler 24 auf einer Glaswollepackung 27 aufliegt. Der Durchflußreaktor 101 ist durch ein Quarzglasrohr 106 und ein einseitig geschlossenes Quarzglasrohr 107 mit Durchtrittsöffnungen 108 ih der Wand an seinem offenen Ende, die beid ebenfalls in dem ersten Verschlußteil 103 gehaltert sind in drei Bestrahlungskammern 109, 110, 111 unterteiltA three-chamber photoreactor 100 set up for internal irradiation is shown half in longitudinal section in FIG. 9. It contains a radiator 24 of the aforementioned type, which can be single or multiple turns to increase the irradiance in the photoreactor 100. The radiator 24 is arranged near the axis in the interior of a flow reactor 101, which is formed by a radiation-impermeable outer jacket 102, by a first closure part 103 and a second closure part 104 and by a radiation-permeable inner cladding tube 105 which is held in the first closure part 103. The inner cladding tube 105 is a quartz glass tube which is closed on one side and at the closed end of which the radiator 24 is on a Glass wool pack 27 rests. The flow reactor 101 is divided into three radiation chambers 109, 110, 111 by a quartz glass tube 106 and a quartz glass tube 107 which is closed on one side and has through openings 108 ih of the wall at its open end, both of which are also held in the first closure part 103

Der Außenmantel 102 ist zur Verbindung mit den Verschlußteilen 103, 104 an beiden Enden mit Ringflanschen 112 versehen, die längs ihres Umfangs verteilte Bohrungen 113 aufweisen. An der Außenseite der Ringflansche 112 befinden sich Ausnehmungen 114 zur Aufnahme von abdichtenden 0-Ringen 115. Die Verschlußteile 103 und 104 tragen Flansche 116 mit längs ihres Umfangs verteilten Bohrungen 117, deren Zahl und Durchmesser den Bohrungen 113 in den Ringflanschen 112 des Außenmantels 102 entsprechen. Der Außenmantel 102 und die Verschlußteile 103, 104 werden mit den Ringflanschen 112 und den Flanschen 116 so angeordnet, daß die Bohrungen 113 und 117 fluchten, so daß diese Teile durch Gewindebolzen 118, die sich durch die Bohrungen 113 und 117 erstrecken, und Muttern 119 fest miteinander verbunden werden können.For connection to the closure parts 103, 104, the outer jacket 102 is provided at both ends with ring flanges 112 which have bores 113 distributed along their circumference. On the outside of the ring flanges 112 there are recesses 114 for receiving sealing 0-rings 115. The closure parts 103 and 104 carry flanges 116 with holes 117 distributed along their circumference, the number and diameter of which correspond to the holes 113 in the ring flanges 112 of the outer casing 102 . The outer casing 102 and the closure parts 103, 104 are arranged with the ring flanges 112 and the flanges 116 so that the bores 113 and 117 are aligned so that these parts are threaded bolts 118 which extend through the bores 113 and 117 and nuts 119 can be firmly connected.

Der Außenmantel 102 ist zu Beobachtungs- oder Kontrollzwecken im Bereich des Strahlungsfeldes des Strahlers 24 mit einer Öffnung 120 versehen, in die ein Tubus 121 mit einem äußeren Ringflansch 122 eingepaßt ist. Bei Nichtgebrauch ist der Tubus 121 durch einen fest und dicht, z.B. durch Verschrauben, mit dem Ringflansch 122 verbundenen Deckel 123 verschlossen. Im Gebrauch ist der Tubus 121 über ein Quarzfenster mit dem Photodetektor einer Überwachungseinrichtung für die durch den Durchflußreaktor 101 hindurchtretende Strahlung verbunden. Der Außenmantel 102 kann zwecks Ausnutzung der bei hohem Transmissionsfaktor des Mediums auf den Außenmantel 102 aufgestrahlten UV-Leistung mit einem die UV-Strahlen in das Medium reflektierenden Material versehen werden. Bei Verwendung eines Außenmantels aus Quarz läßt sich die reflektierende Oberfläche auch auf der Außenseite anordnen, wodurch Beeinflussungen des Reflektionsvermögens durch das Medium vermieden werden.The outer jacket 102 is provided with an opening 120 in the area of the radiation field of the emitter 24 for observation or control purposes, into which an aperture 121 with an outer ring flange 122 is fitted. When not in use, the tube 121 is closed by a cover 123 which is connected tightly and tightly, for example by screwing, to the ring flange 122. In use, the tube 121 is connected via a quartz window to the photodetector of a monitoring device for the radiation passing through the flow reactor 101. The outer jacket 102 can be provided with a material reflecting the UV rays into the medium in order to utilize the UV power radiated onto the outer jacket 102 when the medium has a high transmission factor. When using an outer jacket made of quartz, the reflective upper can Arrange the surface on the outside as well, which prevents the medium from influencing the reflectivity.

Der Außenmantel 102 und die Verschlußteile 103, 104 bestehen aus Metall wie rostfreiem Stahl, aus Metallen mit einem Schutzüberzug aus Glas, Emaille oder Kunststoff, aus verzinktem Eisenblech, aus Keramik; es kann dafür jedes 'Material geeigneter mechanischer Festigkeit Verwendung finden, das beständig gegen UV-Strahlung ist und keine Fremdstoffe oder Schadstoffe an das durchfließende Medium abgibt. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit und zur Erleichterung der Verarbeitung und Handhabung können das Hüllrohr 105 und die Quarzglasrohre 106, 107 in den Bereichen, die außerhalb des Strahlungsfeldes des Strahlers 24 liegen, mit Verlängerungsstücken, z.B. aus Sinterquarz, verschmolzen sein.The outer jacket 102 and the closure parts 103, 104 consist of metal such as stainless steel, of metals with a protective coating of glass, enamel or plastic, of galvanized iron sheet, of ceramic; it can find for each 'material of suitable mechanical strength use, which is resistant to UV radiation and emits no foreign substances or pollutants to the flowing medium. In order to increase the mechanical strength and to facilitate processing and handling, the cladding tube 105 and the quartz glass tubes 106, 107 can be fused with extension pieces, for example made of sintered quartz, in the areas that lie outside the radiation field of the radiator 24.

Das Verschlußteil 103 ist allgemein ringförmig ausgebildet und hat einen Innendurchmesser, der eng an den Außendurchmesser des Hüllrohres 105 angepaßt ist. Das ringförmige Verschlußteil 103 trägt zwei Axialteile 124, 125, die sich zu beiden Seiten des Flansches 116 an dessen Innenrand erstrecken und zur Halterung des Hüllrohres 105 bzw. der Quarzglasrohre 106 und 107 dienen. Das erste Axialteil 124 ist an seinem Außenende mit einer Gegenbohrung 126 versehen, in die eine Stopfbuchspackung 127 eingesetzt ist. Die Stopfbuchspackung 127 besteht aus zwei durch einen Führungsring 129 getrennten 0-Ringen 128, 130, die durch.einen Anpreßring 131 mit einem Ringflansch 132, der durch Schrauben 133 an der Außenfläche des ersten Axialteils 124 befestigt ist, gegen die am Ende der Gegenbohrung 126 ausgebildete Schulter 134 gedrückt werden. Dadurch wird das Hüllrohr 105 fest und abgedichtet an dem ersten Axialteil 124 gehaltert. Das zweite Axialteil 125 ist von innen her mit drei konzentrischen Ringnuten 135, 136 und 137 versehen, deren Tiefe von innen nach außen abnimmt und die ringförmige Stege 138, 139, 140 und 141 ausbilden. Die Stege 138 und 139 besitzen geringe und unterschiedliche axiale Tiefe und begrenzen die innerste, tiefste Ringnut 135. Die mittlere Ringnut 136 wird von dem Steg 139 und dem längeren Steg 140 begrenzt, während die äußerste, flachste Ringnut 137 von zwei gleich tiefen Stegen 140, 141 eingeschlossen ist. Die mittlere Ringnut 136 dient zur Aufnahme des Quarzglasrohres 106, dessen Ende über einen O-Ring 142 dem Boden der Ringnut 136 anliegt; eine Buchse 143 umschließt den O-Ring 142 und das obere Ende des Quarzglasrohres 106. Das Quarzglasrohr 106 wird durch eine Stopfbuchspackung 127, die mit Schrauben 133 an der Außenfläche des Stegs 140 befestigt ist, fest und abgedichtet in der mittleren Ringnut 136 gehaltert. Die äußere Ringnut 137 dient zur Aufnahme des einseitig geschlossenen Quarzglasrohres 107, dessen offenes Ende über einen O-Ring 144 dem Boden der Ringnut 137 anliegt; eine Buchse 145 umschließt den O-Ring 144 und das offene Ende des einseitig geschlossenen Quarzglasrohres 107. Das Quarzglasrohr 107 wird durch eine Stopfbuchspackung 127, die mit Schrauben 133 an der Außenfläche des Stegs 141 befestigt ist, fest und abgedichtet oberhalb der Durchtrittsöffnungen 108 in der äußeren Ringnut 137 gehaltert.The closure part 103 is generally ring-shaped and has an inner diameter which is closely matched to the outer diameter of the cladding tube 105. The annular closure part 103 carries two axial parts 124, 125, which extend on both sides of the flange 116 on its inner edge and serve to hold the cladding tube 105 or the quartz glass tubes 106 and 107. The first axial part 124 is provided on its outer end with a counterbore 126 into which a stuffing box packing 127 is inserted. The stuffing box packing 127 consists of two 0-rings 128, 130 separated by a guide ring 129, which by a pressure ring 131 with an annular flange 132, which is fastened by screws 133 to the outer surface of the first axial part 124, against which at the end of the counterbore 126 trained shoulder 134 are pressed. As a result, the cladding tube 105 is held firmly and sealed on the first axial part 124. The second axial part 125 is provided from the inside with three concentric annular grooves 135, 136 and 137, the depth of which decreases from the inside to the outside and the annular webs 138, 139, Train 140 and 141. The webs 138 and 139 have small and different axial depths and delimit the innermost, deepest ring groove 135. The middle ring groove 136 is delimited by the web 139 and the longer web 140, while the outermost, shallowest ring groove 137 by two webs 140 of the same depth. 141 is included. The central annular groove 136 serves to receive the quartz glass tube 106, the end of which lies against the bottom of the annular groove 136 via an O-ring 142; a bushing 143 surrounds the O-ring 142 and the upper end of the quartz glass tube 106. The quartz glass tube 106 is held firmly and sealed in the central ring groove 136 by a stuffing box packing 127, which is fastened to the outer surface of the web 140 with screws 133. The outer annular groove 137 serves to receive the quartz glass tube 107, which is closed on one side, the open end of which lies against the bottom of the annular groove 137 via an O-ring 144; a bushing 145 surrounds the O-ring 144 and the open end of the quartz glass tube 107, which is closed on one side. The quartz glass tube 107 is tightly and sealed above the passage openings 108 in the through a gland packing 127, which is fastened to the outer surface of the web 141 with screws 133 outer annular groove 137 held.

Das Verschlußteil 103 besitzt zwei diametral gegenüber in der Umfangsfläche des Flansches 116 mündende Radialkanäle 146, die in Anschlußstutzen 147 enden. An ihrem inneren Ende sind die Radialkanäle 146 mit einem rechtwinklig abzweigenden Axialkanal 148 verbunden, der in den Boden der Ringnut 135 mündet. Dadurch wird eine Verbindung zwischen dem Anschlußstutzen 147 und der inneren Bestrahlungskammer 109 hergestellt. Der Flansch 116 besitzt zusätzlich einen axial verlaufenden Entlüftungskanal 149, der die äußere Bestrahlungskammer 111 mit einem Entlüftungsventil 150 an der Außenseite des Flansches 116 verbindet.The closure part 103 has two radial channels 146 which open diametrically opposite in the peripheral surface of the flange 116 and which end in connecting pieces 147. At its inner end, the radial channels 146 are connected to an axial channel 148 which branches off at a right angle and opens into the bottom of the annular groove 135. This creates a connection between the connecting piece 147 and the inner radiation chamber 109. The flange 116 additionally has an axially extending ventilation channel 149, which connects the outer radiation chamber 111 to a ventilation valve 150 on the outside of the flange 116.

Das Verschlußteil 104 besteht aus einer Platte 151 mit einem zentralen Anschlußstutzen 152. Der Innenfläche der Platte 151 liegt ein Ring 153 auf, der umfangsmäßig der Innenwandung des Außenmantels 102 anliegt.The closure part 104 consists of a plate 151 with a central connecting piece 152. The inner surface of the plate 151 there is a ring 153 which lies circumferentially against the inner wall of the outer casing 102.

Der Durchfluß durch den Dreikammer-Photoreaktor 100 erfolgt zwischen den Anschlußstutzen 147t und 152 durch die Bestrahlungskammern 109, 110 und 111, wobei die Bestrahlungskammern 110 und 111 durch die Durchtrittsöffnungen 108 in der Wand des einseitig geschlossenen Quarzglasrohres 107 miteinander kommunizieren. Zur Erzeugung eines gleichförmigen Strömungsprofils sind ringförmige Lochplatten 154, 155 vorgesehen. Die Lochplatte 154 ist an dem Steg 139 des zweiten Axialteils 125 des ersten Verschlußteils 103 befestigt und wirkt auf die die innere Bestrahlungskammer 109 durchsetzende Strömung ein. Die Lochplatte 155 liegt dem der Innenfläche der Platte 151 des zweiten Verschlußteils 104 aufliegenden Ring 153 an und wirkt auf die die äußere Bestrahlungskammer 111 durchsetzende Strömung ein; an ihrer Innenkante liegt das Quarzglasrohr 107 an, das dadurch an seinem geschlossenen Ende zusätzlich geführt ist. Die Lochplatten 154, 155 bestehen aus Material, das gegen UV-Strahlung und gegen das durchströmende Medium beständig ist und selbst keine Fremd- oder Schadstoffe an das Medium abgibt (rostfreier Stahl, beschichtete Metalle, Kunststoff, Keramik, Quarz, Glas). Die Weite der Löcher ist so groß, daß die Strömung nicht wesentlich behindert ist, jedoch ein über die Durchtrittsfläche gleichmäßiges Strömungsprofil erzeugt wird. Dazu können die Löcher auch durch Öffnungen anderer geeigneter Gestalt wie Schlitze ersetzt werden.The flow through the three-chamber photoreactor 100 takes place between the connecting pieces 147t and 152 through the radiation chambers 109, 110 and 111, the radiation chambers 110 and 111 communicating with one another through the through openings 108 in the wall of the quartz glass tube 107 closed on one side. Annular perforated plates 154, 155 are provided to produce a uniform flow profile. The perforated plate 154 is fastened to the web 139 of the second axial part 125 of the first closure part 103 and acts on the flow passing through the inner radiation chamber 109. The perforated plate 155 lies against the ring 153 lying on the inner surface of the plate 151 of the second closure part 104 and acts on the flow passing through the outer radiation chamber 111; the quartz glass tube 107 bears on its inner edge, which is additionally guided at its closed end. The perforated plates 154, 155 consist of material which is resistant to UV radiation and the medium flowing through and does not itself emit any foreign or harmful substances to the medium (stainless steel, coated metals, plastic, ceramic, quartz, glass). The width of the holes is so large that the flow is not significantly hindered, but a flow profile which is uniform over the passage area is produced. For this purpose, the holes can also be replaced by openings of another suitable shape such as slots.

Für den Dauerbetrieb des Dreikammer-Photoreaktors 100 spielt die Durchströmungsrichtung kaum eine Rolle. Wesentliche Unterschiede können sich jedoch beim Anlaufen des Betriebes ergeben. Bei wiederholten Unterbrechungen im Betrieb kann es erwünscht sein, schon nach kürzester Anlaufzeit Medium des geforderten Reinheits- bzw. Entkeimungsgrades zu erhalten. Dann ist es zweckmäßig, das Medium über den Anschlußstutzen 152 von der äußeren Bestrahlungskammer 111 durch die innere Bestrahlungskammer 109 zum Anschlußstutzen 147 strömen zu lassen. Mit der gleichen Durchströmungsrichtung kann in Fällen von Niederschlagsbildung erreicht werden, daß der störende Effekt zunächst auf die äußeren Bestrahlungskammern beschränkt bleibt und nicht zu schnell das Gesamtergebnis in Frage stellt. Aus Gründen der Lampenkühlung wird man im allgemeinen jedoch die Strömungsrichtung von innen nach außen bevorzugen, ebenso in Fällen der Begasung.The direction of flow does not play a role for the continuous operation of the three-chamber photoreactor 100. However, there may be significant differences when starting up the business. In the event of repeated interruptions in operation, it may be desirable to obtain medium of the required degree of purity or sterilization after a very short start-up time. Then it is expedient to remove the medium from the external radiation chamber via the connection piece 152 111 to flow through the inner radiation chamber 109 to the connecting piece 147. With the same direction of flow, in cases of precipitation formation, it can be achieved that the disruptive effect initially remains limited to the outer radiation chambers and does not question the overall result too quickly. For reasons of lamp cooling, however, the flow direction from the inside to the outside will generally be preferred, likewise in the case of fumigation.

Der in Figur 9 dargestellte Dreikammer-Photoreaktor 100 besitzt eine innere Bestrahlungskammer 109 mit einer Schichtdicke von 0.8 cm, eine mittlere Bestrahlungskammer 110 mit einer Schichtdicke von 1 cm und eine äußere Bestrahlungskammer 111 mit einer Schichtdicke von 3.4 cm. Der Außendurchmesser des Hüllrohres 105 beträgt 4 cm, die Wandstärke der Quarzglasrohre 106 und 107 beträgt jeweils 0.4 cm, und die Transmission des Quarzglases bei 254 nm ist bei dieser Dicke T (0.4 cm) = 0.92. Im Hüllrohr 105 befindet sich eine Quecksilberniederdruck-Quarzlampe (G 36 T g; General Electric) von 75 cm effektiver Bogenlänge, deren Strahlungsfluß auf dieser Länge eine Leistung von 11 W UV-254 nm an das Medium an der durchstrahlten Innenfläche des Hüllrohres 105 abgibt. Zu Vergleichszwecken sind die in der folgenden Tabelle 5 angegebenen Werte auf einen Strahlungsfluß von 15 W UV-254 nm über eine effektive Länge der Einstrahlungsfläche von 1 m bei der Bestrahlungskammer 109 normiert. Die folgende Tabelle zeigt in analoger Weise wie die vorstehende Tabelle 4 die Durchflüsse Q-40 (m3/h) des Dreikammer-Photoreaktors 100 mit einer Gesamtschichtdicke von 5.2 cm und von Einkammer-Photoreaktoren mit einer Schichtdicke d = 1 cm bzw. d = 5.2 cm für Medien mit Transmissionsfaktoren von T (1 cm) = 0.9 bis 0.1, sowie die Steigerungsfaktoren F der Durchflüsse Q-40 des Dreikammer-Photoreaktors 100 gegenüber den vorgenannten Einkammer-Photoreaktoren.

Figure imgb0007
Es ergibt sich aus der Tabelle 5, daß die Leistung des Einkammer-Photoreaktors mit der Schichtdicke d = 5.2 cm für T (1 cm) = 0.7 einen Durchfluß Q-40 = 0.78 m3/ h aufweist; bei ebenfalls 4 cm Hüllrohraußendurchmesser und bei gleichem Transmissionsfaktor erreicht die Leistung des Ein- kammer-Photoreaktors maximal einen Wert von Q-40 (max) = 1 m3/ h bei der Schichtdicke d = 2 cm. Die dreifache Unterteilung in dem in Figur 9 dargestellten Dreikammer-Photoreaktor 100 ergibt dagegen einen Durchfluß Q-40 = 1.75 m3/h, so daß selbst gegenüber der Optimalleistung des Einkammer-Photoreaktors der Steigerungsfaktor immer noch 1.75 beträgt. Dieses Ergebnis wird erzielt, obwohl ein Teil der von der Strahlungsquelle ausgehenden UV-Strahlung von dem Quarzglas absorbiert wird, aus dem die Quarzrohre 106 und 107 bestehen (in der Berechnung berücksichtigt).The three-chamber photoreactor 100 shown in FIG. 9 has an inner radiation chamber 109 with a layer thickness of 0.8 cm, a middle radiation chamber 110 with a layer thickness of 1 cm and an outer radiation chamber 111 with a layer thickness of 3.4 cm. The outer diameter of the cladding tube 105 is 4 cm, the wall thickness of the quartz glass tubes 106 and 107 is in each case 0.4 cm, and the transmission of the quartz glass at 254 nm is T (0.4 cm) = 0.92 at this thickness. In the cladding tube 105 there is a mercury low-pressure quartz lamp (G 36 T g; General Electric) with an effective arc length of 75 cm, the radiation flux of which gives a power of 11 W UV-254 nm to the medium on the irradiated inner surface of the cladding tube 105. For comparison purposes, the values given in Table 5 below are standardized to a radiation flux of 15 W UV-254 nm over an effective length of the irradiation area of 1 m in the radiation chamber 109. The following table shows the flow rates Q-40 (m 3 / h) of the three-chamber photoreactor 100 with a total layer thickness of 5.2 cm and of single-chamber photoreactors with a layer thickness d = 1 cm or d = in an analogous manner to the table 4 above 5.2 cm for media with transmission factors of T (1 cm) = 0.9 to 0.1, and the increase factors F of the flow rates Q-40 of the three-chamber photoreactor 100 compared to the aforementioned single-chamber photoreactors.
Figure imgb0007
It is apparent from Table 5, that the power of the single chamber - photoreactor with the layer thickness = 5.2 = 0.7 = m / d cm having for T (1 cm) a flow rate Q-40 0.78 3 h; with an outer tube diameter of 4 cm and the same transmission factor, the performance of the single-chamber photoreactor reaches a maximum of Q-40 (max) = 1 m 3 / h with a layer thickness of d = 2 cm. The threefold subdivision in the three-chamber photoreactor 100 shown in FIG. 9, on the other hand, results in a flow rate Q-40 = 1.75 m 3 / h, so that the increase factor is still 1.75 compared to the optimum performance of the single-chamber photoreactor. This result is achieved even though part of the UV radiation emanating from the radiation source is absorbed by the quartz glass of which the quartz tubes 106 and 107 are made (taken into account in the calculation).

Der in Figur 9 dargestellte Dreikammer-Photoreaktor 100 wird bevorzugt in allen solchen Fällen angewendet, in denen auch bei relativ niedrigen Transmissionsf-aktoren hohe Entkeimungsgrade erzielt werden sollen, und ist daher nicht auf die Entkeimung von Trinkwasser oder dergleichen beschränkt.The three-chamber photoreactor 100 shown in FIG. 9 is preferably used in all those cases in which high degrees of disinfection are to be achieved even with relatively low transmission factors, and is therefore not restricted to the disinfection of drinking water or the like.

Wie Tabelle 5 zeigt, ist der Einkammer-Photoreaktor nur im Bereich niedriger Schichtdicken, wie bei d = 1 cm, für den Bereich der Transmissionsfaktoren T (1 cm) = 0.9 bis 0.3 anpassungsfähig, aber dies auf Kosten der Leistung. Der Einkammer-Photoreaktor zeigt bei einer Schichtdicke im Bereich von 5 cm bereits bei T (1 cm) = 0.7 einen so erheblichen Leistungsabfall, daß Medien mit noch niedrigeren Transmissionsfaktoren für eine wirtschaftliche Entkeimung oft nicht mehr infrage kommen. Dagegen zeigt der in Figur 9 beschriebene Dreikammer-Photoreaktor 100, siehe Zeile 1 in Tabelle 5, im Bereich der Transmissionsfaktoren T (1 cm) = 0.9 bis 0.1 überlegene Leistung und Anpassungsfähigkeit. Der Dreikammer-Photoreaktor 100 nach Figur 9 eignet sich für den Gesamtbereich der Trinkwasserentkeimung, erreicht aber auch noch den Bereich biologisch vorgeklärter Abwässer mit Transmissionsfaktoren T (1 cm) zwischen 0.6 und 0.25, und damit auch den von Zuckerlösungen, farblosem Essig, leichten Weinen. Der durch Figur 9 beschriebene Dreikammer-Photoreaktor 100 ist auch für Spezialzwecke, z.B. die Wasserreinigung mit wesentlich erhöhten Strahlungsdosen gut geeignet.As Table 5 shows, the single-chamber photoreactor is only adaptable in the region of low layer thicknesses, such as at d = 1 cm, for the region of the transmission factors T (1 cm) = 0.9 to 0.3, but at the expense of performance. With a layer thickness in the range of 5 cm, the single-chamber photoreactor shows such a considerable drop in performance at T (1 cm) = 0.7 that media with even lower transmission factors are often no longer an option for economic disinfection. In contrast, the three-chamber photoreactor 100 described in FIG. 9, see row 1 in Table 5, shows superior performance and adaptability in the range of the transmission factors T (1 cm) = 0.9 to 0.1. The three-chamber photoreactor 100 according to FIG. 9 is suitable for the entire area of drinking water disinfection but also the area of biologically pre-treated wastewater with transmission factors T (1 cm) between 0.6 and 0.25, and thus also that of sugar solutions, colorless vinegar, light wines. The three-chamber photoreactor 100 described by FIG. 9 is also well suited for special purposes, for example water purification with significantly increased radiation doses.

Figur 10 zeigt eine Modifikation des Dreikammer-Photoreaktors 100 mit einer Druckausgleichseinrichtung. Dabei sind nur die gegenüber dem Dreikammer-Photoreaktor 100 geänderten Teile entsprechend Figur 9 dargestellt und mit besonderen Bezugszeichen versehen.FIG. 10 shows a modification of the three-chamber photoreactor 100 with a pressure compensation device. Only the parts that have been changed compared to the three-chamber photoreactor 100 are shown in accordance with FIG. 9 and are provided with special reference numerals.

Der Durchflußreaktor 171 nach Figur 10 besteht aus einem Außenrohr 172, aus einem ersten Verschlußteil 173 und einem zweiten Verschlußteil 174. Der (nicht gezeigte) Strahler 24 und die ebenfalls nicht gezeigten Quarzglasrohre 105, 106, 107 sind wie bei dem Durchflußreaktor 101 ausgebildet und angeordnet.The flow reactor 171 according to FIG. 10 consists of an outer tube 172, a first closure part 173 and a second closure part 174. The radiator 24 (not shown) and the quartz glass tubes 105, 106, 107, also not shown, are designed and arranged as in the flow reactor 101 .

Der Außenmantel 172 ist zur Verbindung mit den Verschlußteilen 173, 174 an beiden Enden mit Ringflanschen 182 versehen, die längs ihres inneren Umfangs verlaufende Verstärkungen 181 und längs ihres äußeren Umfangs verteilte Bohrungen 183 aufweisen. An der Außenseite der Ringflansche 182 befinden sich Erhöhungen 184, die mit Dichtungen 185 in Ausnehmungen 190 an den jeweiligen Gegenflanschen 186 zusammenwirken. Die Gegenflansche 186 der Verschlußteile 173, 174 besitzen längs ihres inneren Umfangs verlaufende Verstärkungen 181 und längs ihres äußeren Umfangs verteilte Bohrungen 187, deren Zahl und Durchmesser den Bohrungen 185 in den Ringflanschen 182 des Außenmantels 172 entspricht. Der Außenmantel 172 und die Verschlußteile 173, 174 sind so angeordnet, daß die Bohrungen 183 und 187 fluchten, so daß sie durch Gewindebolzen 188, die sich durch die Bohrungen 183 und 187 erstrecken, und Muttern 189 fest und druckdicht miteinander verbunden sind.The outer casing 172 is provided for connection to the closure parts 173, 174 at both ends with ring flanges 182 which have reinforcements 181 running along their inner circumference and bores 183 distributed along their outer circumference. On the outside of the ring flanges 182 there are ridges 184 which interact with seals 185 in recesses 190 on the respective counter flanges 186. The counter flanges 186 of the closure parts 173, 174 have reinforcements 181 running along their inner circumference and bores 187 distributed along their outer circumference, the number and diameter of which correspond to the bores 185 in the ring flanges 182 of the outer casing 172. The outer jacket 172 and the closure parts 173, 174 are arranged such that the bores 183 and 187 are aligned so that they are fixed by threaded bolts 188 which extend through the bores 183 and 187 and nuts 189 and are connected to each other in a pressure-tight manner.

Das Verschlußteil 173 ist an dem Gegenflansch 186 wie das Verschlußteil 103 mit Axialteilen versehen, von denen nur das Axialteil 124 in Andeutung gezeigt ist. Diese Axialteile sind identisch mit den Axialteilen 124, 125 des Durchflußreaktors 101 und dienen wie diese der Halterung von Quarzglasrohren 105, 106, 107; diese Teile sind daher in Figur .10 nicht im einzelnen dargestellt. Wie der Flansch 116 besitzt auch der Gegenflansch 186 zwei in seiner Umfangsfläche mündende, diametral gegenüberliegende Radialkanäle 146, die in Anschlußstutzen 147 enden.The closure part 173 is provided on the counter flange 186 like the closure part 103 with axial parts, of which only the axial part 124 is shown in a hint. These axial parts are identical to the axial parts 124, 125 of the flow reactor 101 and, like these, serve to hold quartz glass tubes 105, 106, 107; these parts are therefore not shown in detail in FIG. 10. Like the flange 116, the counter flange 186 also has two diametrically opposed radial channels 146 which open in its circumferential surface and end in connecting pieces 147.

An der dem Außenrohr 172 abgekehrten Seite trägt der Gegenflansch 186 einen damit fest verbundenen oder aus einem Stück gebildeten Ansatz 191, an den über einen Ringflansch 182 ein gerundeter Deckel 192 mit einem Gegenflansch 186 in der vorstehend bereits beschriebenen Weise druckdicht angeflanscht ist. Der Deckel 192 weist eine zentrale, druckdichte, hochspannungs- und überschlagssichere Durchführung 193 für den Anschluß des (nicht gezeigten) Strahlers 24 auf. Ein Anschlußstutzen 194 ist zum Anschluß an einen Barostaten vorgesehen, der handelsüblich ausgebildet ist und daher hier nicht weiter im einzelnen beschrieben wird.On the side facing away from the outer tube 172, the counter flange 186 carries an attachment 191 which is fixedly connected to it or formed from a single piece, to which a rounded cover 192 with a counter flange 186 is flanged in a pressure-tight manner in the manner already described above via an annular flange 182. The cover 192 has a central, pressure-tight, high-voltage and arcing-proof bushing 193 for the connection of the radiator 24 (not shown). A connecting piece 194 is provided for connection to a barostat, which is designed commercially and is therefore not described in detail here.

Der Verschlußteil 174 besteht aus einem gerundeten Deckel 195 mit einem zentralen Anschlußstutzen 196 und mit einem Gegenflansch 186 zur Verbindung mit dem anderen Ringflansch 182 des Außenrohres 172 in der vorstehend bereits beschriebenen Weise. Innerhalb des Deckels 195 stützt sich ein hier nicht dargestellter Ring 153 ab, dem wie im Durchflußreaktor 101 eine Lochplatte 155 aufliegt.The closure part 174 consists of a rounded cover 195 with a central connecting piece 196 and with a counter flange 186 for connection to the other ring flange 182 of the outer tube 172 in the manner already described above. A ring 153, not shown here, is supported within the cover 195 and, like in the flow reactor 101, a perforated plate 155 rests on it.

Im Betrieb wird von dem Barostaten über den Anschlußstutzen 194 ein Druckgas auf den Durchflußreaktor 171 gegeben, vorzugsweise ein Inertgas wie Stickstoff, Argon oder Kohlendioxid. Durch den Barostaten wird ein Druck erzeugt und aufrechterhalten, der dem Innendruck des Durchflußreaktors 171 gleich ist. Dadurch wird vermieden, daß an den Quarzglasrohren 105, 106, 107 Druckdifferenzen auftreten, die zu mechanischen Spannungen und zum Bruch der Quarzglasrohre führen können. IIn operation, a pressure gas, preferably an inert gas such as nitrogen, argon or, is fed from the barostat via the connecting piece 194 to the flow reactor 171 Carbon dioxide. A pressure which is equal to the internal pressure of the flow reactor 171 is generated and maintained by the barostat. This prevents pressure differences occurring at the quartz glass tubes 105, 106, 107, which can lead to mechanical stresses and breakage of the quartz glass tubes. I.

Figur 11 zeigt eine weitere Ausbildung eines Mehrkammer-Photoreaktors, der sich von dem Dreikammer-Photoreaktor 100 im wesentlichen durch die Zahl der Bestrahlungskammern und durch die Ausbildung des Hüllrohres unterscheidet. In Figur 11 ist ein Zweikammer-Photoreaktor 200 in gleicher Darstellung wie der Dreikammer-Photoreaktor 100 in Figur 9 gezeigt.FIG. 11 shows a further design of a multi-chamber photoreactor, which differs from the three-chamber photoreactor 100 essentially in the number of radiation chambers and in the design of the cladding tube. FIG. 11 shows a two-chamber photoreactor 200 in the same representation as the three-chamber photoreactor 100 in FIG. 9.

Ein Durchflußreaktor 201 ist von einem strahlungsundurchlässigen Außenmantel 202, von einem ersten Verschlußteil 203 und einem zweiten Verschlußteil 204 und von einem strahlungsdurchlässigen inneren Hüllrohr 205 gebildet, das von beiden Verschlußteilen 203 und 204 gehaltert ist. Das innere Hüllrohr 205 ist ein beidseitig offenes Quarzglasrohr. Der Durchflußreaktor 201 ist durch ein Quarzglasrohr 207, dessen Enden an den Verschlußteilen 203 bzw. 204 gehaltert sind, in zwei Bestrahlungskammern 209, 211 unterteilt.A flow reactor 201 is formed by a radiation-impermeable outer jacket 202, by a first closure part 203 and a second closure part 204 and by a radiation-permeable inner cladding tube 205 which is held by both closure parts 203 and 204. The inner cladding tube 205 is a quartz glass tube that is open on both sides. The flow reactor 201 is divided into two radiation chambers 209, 211 by a quartz glass tube 207, the ends of which are held on the closure parts 203 and 204, respectively.

Der Außenmantel 202 ist zur Verbindung mit den Verschlußteilen 203, 204 an beiden Enden mit Ringflanschen 212 versehen, die längs ihres Umfangs verteilte Bohrungen 213 aufweisen. An der Außenseite der Ringflansche 212.befinden sich Ausnehmungen 214 zur Aufnahme von abdichtenden O-Ringen ?15. Die Verschlußteile 203, 204 tragen Flansche 216 mit längs ihres Umfangs verteilten Bohrungen 217. Der Außenmantel 202 und die Verschlußteile 203, 204 werden durch Gewindebolzen 218, die sich durch die Bohrungen 213 und 217 erstrecken und durch Muttern 219 gesichert sind, fest und abdichtend miteinander verbunden.For connection to the closure parts 203, 204, the outer jacket 202 is provided at both ends with ring flanges 212 which have bores 213 distributed along their circumference. On the outside of the ring flanges 212. There are recesses 214 for receiving sealing O-rings 15. The closure parts 203, 204 carry flanges 216 with bores 217 distributed along their circumference. The outer jacket 202 and the closure parts 203, 204 are firmly and sealingly connected to one another by threaded bolts 218, which extend through the bores 213 and 217 and are secured by nuts 219 connected.

Der Außenmantel 202 ist wie der Außenmantel 102 des Dreikammer-Photoreaktors 100 nach Figur 9 zu Beobachtungs- oder Kontrollzwecken mit einer Öffnung 220 und einem Tubus 221 mit Ringflansch 222 und Deckel 223 versehen. Weiterhin trägt der Außenmantel 202 nahe dem Ende, das dem Verschlußteil 203 benachbart ist, einen seitlichen Anschlußstutzen 224. Der Außenmantel 202, die Verschlußteile 203, 204 und die Quarzglasrohre 205, 207 bestehen aus dem gleichen Material wie die entsprechenden Teile des Dreikammer-Photoreaktors 100.The outer jacket 202, like the outer jacket 102 of the three-chamber photoreactor 100 according to FIG. 9, is provided with an opening 220 and a tube 221 with an annular flange 222 and cover 223 for observation or control purposes. Furthermore, the outer jacket 202 carries a lateral connection piece 224 near the end which is adjacent to the closure part 203. The outer jacket 202, the closure parts 203, 204 and the quartz glass tubes 205, 207 are made of the same material as the corresponding parts of the three-chamber photoreactor 100 .

Die Verschlußteile 203, 204 sind allgemein ringförmig ausgebildet und haben einen Innendurchmesser, der eng an den Außendurchmesser des Hüllrohres 205 angepaßt ist. Das Verschlußteil 203 besitzt ein Axialteil 225, das sich von dem Flansch 216 her an dessen Innenseite in das Innere des Durchflußreaktors 201 erstreckt und zur Halterung des Hüllrohres 205 bzw. des Quarzglasrohres 207 an einem Ende des Durchflußreaktors 201 dient. An seinem Außenende ist das Verschlußteil 203 mit einer Gegenbohrung 226 versehen, in die eine Stopfbuchspackung 127 eingesetzt ist, die mit Schrauben 133 an der Außenfläche des Verschlußteils 203 befestigt ist und das Hüllrohr 205 an diesem Ende des Durchflußreaktors 201 fest und abdichtend haltert. An seinem inneren Ende ist das Axialteil 225 mit einer ringförmigen Ausnehmung 235 versehen, die nach außen von einem ringförmigen Steg 237 begrenzt ist. Das Axialteil 225 hat einen Außendurchmesser, der eng an den Innendurchmesser des Quarzglasrohres 207 angepaßt ist, so daß dessen eines Ende auf den Axialteil 225 aufgeschoben ist. Eine Dichtmanschette 240, die gegebenenfalls durch Ligaturen nach Art von Schlauchschellen gesichert ist, umgibt den freien Teil des Axialteils 225 und das auf den übrigen Teil aufgeschobene Ende des Quarzglasrohres 207. Dadurch wird dieses Ende des Quarzglasrohres 207 fest und abdichtend an dem Verschlußteil 203 gehaltert.The closure parts 203, 204 are generally ring-shaped and have an inner diameter which is closely matched to the outer diameter of the cladding tube 205. The closure part 203 has an axial part 225, which extends from the flange 216 on its inside into the interior of the flow reactor 201 and serves to hold the cladding tube 205 or the quartz glass tube 207 at one end of the flow reactor 201. At its outer end, the closure part 203 is provided with a counterbore 226, into which a stuffing box packing 127 is inserted, which is fastened with screws 133 to the outer surface of the closure part 203 and holds the cladding tube 205 firmly and sealingly at this end of the flow reactor 201. At its inner end, the axial part 225 is provided with an annular recess 235 which is delimited on the outside by an annular web 237. The axial part 225 has an outer diameter which is closely matched to the inner diameter of the quartz glass tube 207, so that one end is pushed onto the axial part 225. A sealing sleeve 240, which is optionally secured by ligatures in the manner of hose clips, surrounds the free part of the axial part 225 and the end of the quartz glass tube 207 pushed onto the remaining part. This end of the quartz glass tube 207 is thereby held firmly and sealingly on the closure part 203.

Das Verschlußteil 203 besitzt einen in seiner Außenfläche mündenden Kanal 246, der in einem Anschlußstutzen 247 endet. Der Kanal 246 ist an seinem inneren Ende mit einem Axialkanal 248 verbunden, der durch den Axialteil 225 hindurch verläuft und in den Boden der ringförmigen Ausnehmung 235 mündet. Dadurch wird eine Verbindung zwischen dem Anschlußstutzen 247 und der inneren Bestrahlungskammer 209 hergestellt.The closure part 203 has a channel 246 opening in its outer surface, which ends in a connecting piece 247. The channel 246 is connected at its inner end to an axial channel 248 which extends through the axial part 225 and opens into the bottom of the annular recess 235. This creates a connection between the connection piece 247 and the inner radiation chamber 209.

Das Verschlußteil 204 besitzt ein Axialteil 265, das sich von dem Flansch 216 her an dessen Innenseite dem Durchflußreaktor 201 abgekehrt erstreckt und zur Halterung des Hüllrohres 205 am anderen Ende des Durchflußreaktors 201 dient. An seinem Außenende ist das Verschlußteil 204 mit einer Gegenbohrung 266 versehen, in die eine Stopfbuchspackung 127 eingesetzt ist, die mit Schrauben 133 an der Außenfläche des Verschlußteils 204 befestigt ist und das Hüllrohr 205 an diesem Ende des Durchflußreaktors 201 fest und abdichtend haltert. An seiner Innenfläche ist an dem Verschlußteil 204 mit Schrauben 267 ein Ring 268 befestigt, von dem kranzartig nach außen gewölbte Blattfedern 269 vorspringen, zwischen denen eine das andere Ende des Quarzglasrohres 207 umgebende Schutzmanschette 270 geführt ist. Das Verschlußteil 204 besitzt einen axial verlaufenden Entleerungskanal 249, der die äußere Bestrahlungskammer 211 mit einem Entleerungsventil 250 an der Außenseite des Flansches 216 verbindet.The closure part 204 has an axial part 265 which extends away from the flange 216 on the inside of the flow reactor 201 and serves to hold the cladding tube 205 at the other end of the flow reactor 201. At its outer end, the closure part 204 is provided with a counterbore 266 into which a stuffing box packing 127 is inserted, which is fastened with screws 133 to the outer surface of the closure part 204 and holds the cladding tube 205 firmly and sealingly at this end of the flow reactor 201. On its inner surface, a ring 268 is fastened to the closure part 204 with screws 267, from which protruding leaf springs 269 protrude like a crown, between which a protective sleeve 270 surrounding the other end of the quartz glass tube 207 is guided. The closure part 204 has an axially extending drain channel 249, which connects the outer radiation chamber 211 to a drain valve 250 on the outside of the flange 216.

Der Durchfluß durch den Zweikammer-Photoreaktor 200 erfolgt zwischen den Anschlußstutzen 224 und 247 durch die Bestrahlungskammern 209 und 211, die durch die (nicht dargestellten) Zwischenräume zwischen den von der Innenfläche des Verschlußteils 204 in den Durchflußreaktor 201 vorspringenden Blattfedern 269 miteinander kommunizieren. Zur Erzeugung eines gleichförmigen Strömungsprofils sind Lochplatten 254, 255 vorgesehen, die wie bei dem Dreikammer-Photoreaktor 100 ausgebildet sind. Die Lochplatte 254 ist an dem von der ringförmigen Ausnehmung 235 vorspringenden Steg 237 des Axialteils 225 vom Verschlußteil 203 befestigt und wirkt auf die die innere Bestrahlungskammer 209 durchsetzende Strömung ein. Die Lochplatte 255 liegt einem an der Innenfläche des Außenmantels 202 nahe dem Stutzen 224 befestigten Ring 251 an, der damit auch aus einem Stück gebildet sein kann; innenseitig liegt sie dem Ende der Dichtmanschette 240 an. Die Lochplatte 255 ist durch Sicherungsringe 256 gegen eine Verschiebung gesichert; sie wirkt auf die die äußere Bestrahlungskammer 211 durchsetzende Strömung ein.The flow through the two-chamber photoreactor 200 takes place between the connecting pieces 224 and 247 through the radiation chambers 209 and 211, which communicate with one another through the gaps (not shown) between the leaf springs 269 projecting into the flow reactor 201 from the inner surface of the closure part 204. To produce a uniform flow profile, perforated plates 254, 255 are provided, which are designed as in the three-chamber photoreactor 100. The perforated plate 254 is attached to the web 237 of the axial part 225 protruding from the annular recess 235 by the closure part 203 and acts on the flow passing through the inner radiation chamber 209. The perforated plate 255 bears against a ring 251 fastened to the inner surface of the outer casing 202 near the connecting piece 224, which ring can thus also be formed in one piece; on the inside it lies against the end of the sealing sleeve 240. The perforated plate 255 is secured against displacement by locking rings 256; it acts on the flow passing through the outer radiation chamber 211.

Der in Figur 11 dargestellte Zweikammer-Photoreaktor 200 besitzt eine innere Bestrahlungskammer 209 mit einer Schichtdicke d = 2.4 cm und eine äußere Bestrahlungskammer 211 mit einer Schichtdicke d = 4.6 cm. Der Außendurchmesser des Hüllrohres 205 beträgt 7.2 cm, die Wandstärke der Quarzglasrohre'205 und 207 beträgt jeweils 0.4 cm, und die Transmission des Quarzglases bei 254 nm ist bei dieser Dicke T (0.4 cm) = 0.92. Im Hüllrohr 205 befindet sich eine antimondotierte Xenon-Hochdrucklampe (0riginal Hanau Quarzlampen GmbH, Hanau), deren Strahlungsfluß im Bereich von 260 bis 280 nm bei einer effektiven Länge von 80 cm der Einstrahlungsfläche bei der Bestrahlungskammer 209 eine Leistung von 100 W an das Medium an der durchstrahlten Innenfläche des Hüllrohres 205 abgibt. Die folgende Tabelle 6 zeigt in analoger Weise wie die vorstehende Tabelle 5 die Durchflüsse Q-40 des Zweikammer-Photoreaktors 200 mit einer Gesamtschichtdicke d = 7 cm und eines Einkammer-Photoreaktors gleicher Schichtdicke für Medien mit Transmissionsfaktoren von T (1 cm) = 0.95 bis 0.6 sowie die Steigerungsfaktoren F der Durchflüsse Q-40 des Zweikammer-Photoreaktors 200 gegenüber dem vorgenannten Einkammer-Photoreaktor.

Figure imgb0008
The two-chamber photoreactor 200 shown in FIG. 11 has an inner radiation chamber 209 with a layer thickness d = 2.4 cm and an outer radiation chamber 211 with a layer thickness d = 4.6 cm. The outer diameter of the jacket tube 205 is 7.2 cm, the wall thickness of the quartz glass tubes' 205 and 207 in each case is 0.4 cm, and the transmittance of the silica glass at 254 nm is at that thickness T (0.4 cm) = 0.92. In the cladding tube 205 there is an antimony-doped xenon high-pressure lamp (original Hanau Quarzlampen GmbH, Hanau), whose radiation flow in the range from 260 to 280 nm with an effective length of 80 cm of the irradiation area at the radiation chamber 209 has a power of 100 W to the medium emits the irradiated inner surface of the cladding tube 205. The following table 6 shows in an analogous manner to the above table 5 the flow rates Q-40 of the two-chamber photoreactor 200 with a total layer thickness d = 7 cm and a single-chamber photoreactor of the same layer thickness for media with transmission factors from T (1 cm) = 0.95 to 0.6 and the increase factors F of the flow rates Q-40 of the two-chamber photoreactor 200 compared to the aforementioned single-chamber photoreactor.
Figure imgb0008

Die Daten der Tabelle sind für die Transmission des Quarzglases bei 254 nm angegeben, um so den Vergleich mit den Durchflußwerten Q-40 der gleichen Photoreaktoren bei Verwendung von Quecksilberniederdruck-Quarzlampen zu erleichtern. Die Transmission des Quarzglases ist im Bereich von 260 bis 280 nm jedoch höher, woraus sich eine Erhöhung der in der Tabelle angegebenen Q-40-Werte ergibt.The data in the table are given for the transmission of the quartz glass at 254 nm, so as to facilitate comparison with the flow values Q-40 of the same photoreactors when using low-pressure mercury quartz lamps. However, the transmission of the quartz glass is higher in the range from 260 to 280 nm, which results in an increase in the Q-40 values given in the table.

Der Zweikammer-Photoreaktor 200 ist bei einer Schichtdicke der inneren Bestrahlungskammer 209 von d = 2.4 cm und der äußeren Bestrahlungskammer 211 von d = 4.6 cm entsprechend einer Gesamtschichtdicke von d = 7 cm für hohe Durchflüsse Q-40 in dem für die Trinkwasserentkeimung wesentlichen Bereich der Transmissionsfaktoren T (1 cm) = 0.7 vorgesehen. Der Leistungsvergleich in Tabelle 6 zeigt, daß bereits bei Verwendung von zwei Bestrahlungskammern im Bereich zwischen T (1 cm) = 0.85 bis 0.7 Steigerungsfaktoren von 1.55 erreicht werden. Wegen der angestrebten Durchflüsse Q-40 wird hier auf mehr Bestrahlungskammern verzichtet; aus dem gleichen Grunde darf der Außendurchmesser des Hüllrohres 205 nicht zu klein gewählt werden. Der Zweikammer-Photoreaktor 200 ist insbesondere für Zwecke der Wasserentkeimung in der Getränkeindustrie sowie für die UV-Desinfektion in der Trinkwasserversorgung geeignet.With a layer thickness of the inner radiation chamber 209 of d = 2.4 cm and the outer radiation chamber 211 of d = 4.6 cm, the two-chamber photoreactor 200 corresponds to a total layer thickness of d = 7 cm for high flow rates Q-40 in the range essential for drinking water disinfection Transmission factors T (1 cm) = 0.7 are provided. The performance comparison in Table 6 shows that using two radiation chambers in the range between T (1 cm) = 0.85 to 0.7, an increase factor of 1.55 can be achieved. Because of the target Flow rates Q-40 do without more radiation chambers; for the same reason, the outer diameter of the cladding tube 205 must not be chosen too small. The two-chamber photoreactor 200 is particularly suitable for the purposes of water disinfection in the beverage industry and for UV disinfection in the drinking water supply.

Für den Dauerbetrieb des Zweikammer-Photoreaktors 200 spielt die Durchströmungsrichtung kaum eine Rolle. Aus Gründen der Lampenkühlung wird man im allgemeinen die Strömungsrichtung von der inneren Bestrahlungskammer 209 durch die äußere Bestrahlungskammer 211 bevorzugen, ebenso im Falle der Begasung. Wegen der hohen Durchflüsse treten auch bei Unterbrechungen im Betrieb des Zweikammer-Photoreaktors 200 praktisch keine störenden Anlauferscheinungen auf. Lediglich bei der Gefahr des Auftretens von Niederschlägen wird man gegebenenfalls die umgekehrte Durchströmungsrichtung wählen.The direction of flow hardly plays a role in the continuous operation of the two-chamber photoreactor 200. For lamp cooling reasons, the flow direction from the inner radiation chamber 209 through the outer radiation chamber 211 will generally be preferred, as well as in the case of fumigation. Because of the high flow rates, there are practically no disturbing start-up phenomena even when there are interruptions in the operation of the two-chamber photoreactor 200. Only if there is a risk of precipitation will the reverse flow direction be selected if necessary.

Eine weitere Ausführung eines Zweikammer-Photoreaktors ist in Figur 12 dargestellt. Der Zweikammer-Photoreaktor 300 ist zur Bestrahlung von außen mit einer (nicht gezeigten) Strahlungsquelle aus 14 Strahlern (Quecksilberniederdruck-Quarzlampen NN 30/89 Original Hanau Quarzlampen GmbH, Hanau) vorgesehen. Die Strahler befinden sich in einem konzentrisch zu einem Durohflußreaktor 301 angeordneten Reflektorsystem aus paraboloiden Reflektoren, deren jeder jeweils einem Strahler zugeordnet ist. Die gesamte Anordnung ist von einem strahlungsundurchlässigen Gehäuse umgeben, das auch die Vorschalt- und Bedienungselemente sowie die Überwachungseinrichtung für den Betrieb des Zweikammer-Photoreaktors 300 aufnimmt. Solche Gehäuse und Strahlungsquellen sind bekannt und im Handel erhältlich (WEDECO, Gesellschaft für Entkeimungsanlagen, Düsseldorf, Herford) und brauchen daher hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Die Darstellung in Figur 12 entspricht ansonsten der Darstellung des Dreikammer-Photoreaktors 100 in Figur 9.Another embodiment of a two-chamber photoreactor is shown in FIG. The two-chamber photoreactor 300 is provided for irradiation from the outside with a radiation source (not shown) consisting of 14 emitters (low-pressure mercury quartz lamps NN 30/89 Original Hanau Quarzlampen GmbH, Hanau). The emitters are located in a reflector system made of parabolic reflectors, which is arranged concentrically to a Durohflußreaktor 301, each of which is assigned to one emitter. The entire arrangement is surrounded by a radiation-impermeable housing, which also houses the ballast and operating elements as well as the monitoring device for the operation of the two-chamber photoreactor 300. Such housings and radiation sources are known and commercially available (WEDECO, Society for Disinfection Systems, Düsseldorf, Herford) and therefore do not need to be described in detail here. Otherwise, the representation in FIG. 12 corresponds the representation of the three-chamber photoreactor 100 in FIG. 9.

Der Durchflußreaktor 301 wird von einem strahlungsdurchlässigen Außenrohr 302 aus Quarzglas, einer Halterung 30, einem Verschlußteil 304 und einem Innenrohr 305 aus Quarzglas gebildet. Das Innenrohr 305 teilt den Durchflußreaktor 301 in zwei Bestrahlungskammern 309, 311. Das Außenrohr 302 ist über Ringflanschstücke 312, die nahe seinen Enden angeordnet sind, mit längs ihres Umfangs verteilten Bohrungen 313 mit der Halterung 303 bzw. dem Verschlußteil 304 verbunden. Die Halterung 303 bzw. das Verschlußteil 304 tragen Ringflansche 316 mit längs ihres Umfangs verteilten Bohrungen 317, deren Zahl und Durchmesser den Bohrungen 313 in den Ringflanschstücken 312 entspricht. Die Ringflanschstücke 312 und die Halterung 303 bzw. das Verschlußteil 304 sind so angeordnet, daß die Bohrungen 313 und 317 fluchten und die Teile durch mit Muttern 319 gesicherte Gewindebolzen 318 miteinander verbunden sind. Die Flanschteile 312 und 316 besitzen einen Innendurchmesser, der eng an den Außendurchmesser des Außenrohres 302 angepaßt ist; innenseitig sind sie mit einander zugekehrten ringförmigen Ausnehmungen 320 versehen, gegen deren Boden 0-Ringe 321 durch eine Führungshülse 322 gedrückt werden. Auf diese Weise wird das Außenrohr 302 festund abdichtend gehaltert.The flow reactor 301 is formed by a radiation-permeable outer tube 302 made of quartz glass, a holder 30, a closure part 304 and an inner tube 305 made of quartz glass. The inner tube 305 divides the flow reactor 301 into two radiation chambers 309, 311. The outer tube 302 is connected to the holder 303 or the closure part 304 via ring flange pieces 312, which are arranged near its ends, with bores 313 distributed along its circumference. The holder 303 and the closure part 304 carry ring flanges 316 with holes 317 distributed along their circumference, the number and diameter of which correspond to the holes 313 in the ring flange pieces 312. The ring flange pieces 312 and the holder 303 or the closure part 304 are arranged such that the bores 313 and 317 are aligned and the parts are connected to one another by means of threaded bolts 318 secured with nuts 319. The flange parts 312 and 316 have an inner diameter which is closely matched to the outer diameter of the outer tube 302; on the inside they are provided with mutually facing annular recesses 320, against the bottom of which 0-rings 321 are pressed by a guide sleeve 322. In this way, the outer tube 302 is held firmly and sealingly.

Die Halterung 303, das Verschlußteil 304 und das Innenrohr 305 bestehen aus dem gleichen Material wie die entsprechenden Teile des Zweikammer-Photoreaktors 200.The holder 303, the closure part 304 and the inner tube 305 are made of the same material as the corresponding parts of the two-chamber photoreactor 200.

Die Halterung 303 besitzt die Form eines axial abgestuften Ringes, der in seiner ersten Stufe 323 eng an den Außendurchmesser des Außenrohres 302 und mit einer Schulter 358 eng an den Innendurchmesser des Außenrohres 302 angepaßt und mit Anschlußstutzen 324 versehen ist; eine zweite Stufe 325 ist im Innendurchmesser eng an den Außendurchmesser des Innenrohres 305 angepaßt und trägt eine Gegenbohrung 326, in die eine Stopfbuchspackung 127 eingesetzt ist, die mit Schrauben 133 an der Außenfläche der Halterung 303 befestigt ist und das Innenrohr 305 fest und abdichtend in der Halterung 303 haltert. Oberhalb der Halterung 303 befindet sich ein weiteres Ringflanschstück 312, mit dem ein mit einem Ringflansch 316 versehenes Übergangsstück 328 entsprechend durch mit Muttern 319 gesicherte Gewindebolzen 31$ unter Einlagerung von 0-Ringen 321 fest und abdichtend verbunden ist. Das Übergangsstück 328 besitzt eine eng an den Außendurchmesser des Innenrohres 305 angepaßte lichte Weite; es verläuft ein Stück über das eine Ende des Innenrohres 305 hinaus und verengt sich dann zu einem Anschlußstutzen 329.The holder 303 is in the form of an axially stepped ring which in its first step 323 is closely matched to the outer diameter of the outer tube 302 and with a shoulder 358 is closely matched to the inner diameter of the outer tube 302 and is provided with connecting pieces 324; a second step 325 is close in the inside diameter to the outside diameter of the Adapted inner tube 305 and carries a counterbore 326, into which a stuffing box packing 127 is inserted, which is fastened with screws 133 to the outer surface of the holder 303 and holds the inner tube 305 firmly and sealingly in the holder 303. Above the holder 303 there is a further ring flange piece 312, to which a transition piece 328 provided with a ring flange 316 is fixedly and sealingly connected by threaded bolts 31 $ secured with nuts 319 by incorporating 0-rings 321. The transition piece 328 has a clear width which is closely matched to the outer diameter of the inner tube 305; it extends a bit beyond one end of the inner tube 305 and then narrows to a connecting piece 329.

Das Verschlußteil 304 besteht aus einem den Flansch 316 tragenden axial verlaufenden Ring 340, der mit einer Platte 341, die den Durchflußreaktor 301 schließt, fest verbunden ist oder aus einem Stück damit besteht. Die Platte 341 trägt an ihrer Innenseite einen aufgesetzten Ring 342, der fest damit verbunden ist oder aus einem Stück damit besteht und in einem hochstehenden Doppelring 343 von U-förmigem Querschnitt endet. Der Ring 342 verläuft unterhalb des Innenrohres 305 konzentrisch dazu; der Doppelring 343 ist an dessen Abmessungen angepaßt, so daß das Innenrohr 305 an seinem anderen Ende in dem Doppelring 343 (unter Einlage eines elastischen Schutzrings 344) geführt ist. Der Ring 342 besitzt über seinen Umfang verteilte Durchtrittsöffnungen:345, über die die Bestrahlungskammern 309, 311 kommunizieren. Die Platte 341 ist mit einem axial verlaufenden Entleerungskanal 349 versehen, der die äußere Bestrahlungskammer 311 mit einem Entleerungsventil 350 an der Außenseite der Platte 341 verbindet.The closure part 304 consists of an axially extending ring 340 which carries the flange 316 and which is fixedly connected to or integrally with a plate 341 which closes the flow reactor 301. The plate 341 carries on its inside an attached ring 342, which is fixedly connected to it or consists of one piece therewith and ends in a raised double ring 343 of U-shaped cross section. The ring 342 runs below the inner tube 305 concentrically thereto; the double ring 343 is adapted to its dimensions, so that the inner tube 305 is guided at its other end in the double ring 343 (with the insertion of an elastic protective ring 344). The ring 342 has through openings distributed around its circumference: 345, through which the radiation chambers 309, 311 communicate. The plate 341 is provided with an axially extending emptying channel 349, which connects the outer radiation chamber 311 with an emptying valve 350 on the outside of the plate 341.

Der Durchfluß durch den Zweikammer-Photoreaktor 300 erfolgt zwischen den Anschlußstutzen 324 und 329 durch die Bestrahlungskammern 309 und 311. Zur Erzeugte eines gleichförmigen Strömungsprofils sind Lochplatten 354, 355 vorgesehen, die entsprechend dem Dreikammer-Photorepirtrr 100 ausgebildet sind. Die Lochplatte 354 liegt innerhalb des Übergangsstückes 328, das mit der Halterung 303 verbunden ist, der Abschmelzkante des Innenrohres 305 auf und ist durch einen Sprengring 356 gesichert. Zwischen dem Anschlußstutzen 329 des Übergangsstücks 328 und der Lochplatte 354, die auf die die innere Bestrahlungskammer 309 durchsetzende Strömung einwirkt, ist ein Stauraum 357 ausgebildet. Die Lochplatte 355 ist zwischen der Abschmelzkante an dem einen Ende des Außenrohres 302 und der Schulter 358 gehaltert, die in der ersten Stufe 323 der Halterung 303 ausgebildet ist, und wirkt auf die die äußere Bestrahlungskammer 311 durchsetzende Strömung ein.The flow through the two-chamber photoreactor 300 takes place between the connecting pieces 324 and 329 through the Irradiation chambers 309 and 311. In order to produce a uniform flow profile, perforated plates 354, 355 are provided which are designed in accordance with the three-chamber photorepirator 100. The perforated plate 354 lies within the transition piece 328, which is connected to the holder 303, the melting edge of the inner tube 305 and is secured by a snap ring 356. A storage space 357 is formed between the connecting piece 329 of the transition piece 328 and the perforated plate 354, which acts on the flow passing through the inner radiation chamber 309. The perforated plate 355 is held between the melting edge at one end of the outer tube 302 and the shoulder 358, which is formed in the first stage 323 of the holder 303, and acts on the flow passing through the outer radiation chamber 311.

Der in Figur 12 dargestellte Zweikammer-Photoreaktor 300 besitzt eine äußere Bestrahlungskammer 311 mit einer Schichtdicke d = 2.5 cm und eine innere Bestrahlungskammer 309 mit einem Innendurchmesser von 9.2 cm. Der Außendurchmesser des Außenrohres 302 beträgt Da = 15.8 cm, die Wandstärke der Quarzglasrohre 302 und 305 beträgt jeweils 0.4 cm und die Transmission des Quarzglases bei 254 nm ist bei dieser Dicke T (0.4 cm) = 0.92. 14 in paraboloiden Reflektoren angeordnete Quecksilberniederdruck-Quarzlampen (NN 30/89 Original Hanau Quarzlampen GmbH, Hanau) umgeben den Durchflußreaktor 301 konzentrisch und geben über den Umfang des Außenrohres 302 verteilt in das Medium eine mittlere Einstrahlungsleistung von 85 W UV-254 nm über eine effektive Länge der Bestrahlungskammer 311 von 79 cm. In der folgenden Tabelle 7 sind die Durchflüsse Q-40 des Zweikammer-Photoreaktors 300 und eines Einkammer-Photoreaktors mit analoger Außenbestrahlung mit 6 Quecksilberniederdruck-Quarzlampen gleicher Art und mit einem Innendurchmesser von D = 7 cm angegeben, sowie die auf eine Leistung von 15 W UV-254 nm normierten Werte der Durchflüsse Q-40 bei Transmissionsfaktoren T (1 cm) von 0.9 bis 0.6. Die Tabelle zeigt ebenfalls die Steigerungsfaktoren F, die aus den normierten Durchflüssen Q-40 errechnet sind.

Figure imgb0009
The two-chamber photoreactor 300 shown in FIG. 12 has an outer radiation chamber 311 with a layer thickness d = 2.5 cm and an inner radiation chamber 309 with an inner diameter of 9.2 cm. The outer diameter of the outer tube 302 is D a = 15.8 cm, the wall thickness of the quartz glass tubes 302 and 305 is in each case 0.4 cm and the transmission of the quartz glass at 254 nm is T (0.4 cm) = 0.92 at this thickness. 14 low-pressure mercury quartz lamps arranged in paraboloid reflectors (NN 30/89 Original Hanau Quarzlampen GmbH, Hanau) surround the flow reactor 301 concentrically and give an average radiation power of 85 W UV-254 nm over the circumference of the outer tube 302 in the medium over an effective one Length of the radiation chamber 311 of 79 cm. The following table 7 shows the flow rates Q-40 of the two-chamber photoreactor 300 and of a single-chamber photoreactor with analog external radiation with 6 low-pressure mercury quartz lamps of the same type and with an inner diameter of D = 7 cm, and those with a power of 15 W. UV-254 nm standardized values of the flow rates Q-40 with transmission factors T (1 cm) from 0.9 to 0.6. The table also shows the increase factors F, which are calculated from the normalized flows Q-40.
Figure imgb0009

Der Leistungsvergleich des Zweikammer-Photoreaktors 300 ist mit einem in der Praxis bewährten zylindrischen Einkammer-Photoreaktor mit Außenbestrahlung durchgeführt, da solche Einkammer-Photoreaktoren wegen der Gefahr von Strömungskurzschlüssen nicht mit größeren Durchmessern gebaut werden. Die Außenbestrahlung bietet als Alternative zur Leistungssteigerung axialer Strahlungsquellen die Möglichkeit, erheblich gesteigerte Raum-Zeit-Ausbeuten, d.h. höhere Durchflüsse Q-40 bei gleichem Apparatevolumen, zu erzielen. Obgleich solche Photoreaktoren mit Außenbestrahlung infolge der positiven Bestrahlungsgeometrie wesent lich weniger die Nachteile starker Gradienten der Bestrah lungsstärke im Reaktorquerschnitt aufweisen, bietet auch hier das Mehrkammer-Photoreaktor-Prinzip erhebliche Leistungssteigerungen.The performance comparison of the two-chamber photoreactor 300 is carried out with a tried and tested cylindrical single-chamber photoreactor with external radiation, since such single-chamber photoreactors are not built with larger diameters because of the risk of flow short-circuits. As an alternative to increasing the power of axial radiation sources, external radiation offers the possibility of achieving significantly increased space-time yields, ie higher Q-40 flow rates with the same apparatus volume. Although such photoreactors with external radiation Because of the positive radiation geometry, the disadvantages of strong radiation gradient gradients in the reactor cross-section are much less, the multi-chamber photoreactor principle also offers considerable increases in performance.

Im praktischen Betrieb des Zweikammer-Photoreaktors 300 spielt die Durchströmungsrichtung keine wesentliche Rolle.The flow direction does not play an important role in the practical operation of the two-chamber photoreactor 300.

Die Anwendung des Zweikammer-Photoreaktors 300 für Reinigungszwecke ist in den folgenden Versuchsbeispielen dargestellt:The use of the two-chamber photoreactor 300 for cleaning purposes is shown in the following experimental examples:

1. Beseitigung von Rest-Ozon aus Wasser1. Removal of residual ozone from water

Ozonisiertes Wasser mit einem Rest-Ozongehalt von 0.3 g/m3 (0.3 ppm) wird mit einem Durchfluß von Q = 40 m3/h durch den Zweikammer-Photoreaktor 300 geleitet. Das in die innere Bestrahlungskammer 309 eintretende Wasser ist nach dem Austritt aus der äußeren Bestrahlungskammer 311 praktisch ozonfrei (< 0.02 ppm); Nachweis durch Palinsches Reagens bzw. kolorimetrische Analyse (Diethyl-p-phenylendiamin und Kaliumjodid).Ozonated water with a residual ozone content of 0.3 g / m 3 (0.3 ppm) is passed through the two-chamber photoreactor 300 at a flow rate of Q = 40 m 3 / h. The water entering the inner radiation chamber 309 is practically ozone-free (<0.02 ppm) after exiting the outer radiation chamber 311; Detection by Palin's reagent or colorimetric analysis (diethyl-p-phenylenediamine and potassium iodide).

2. Entfernung von aromatischen Kohlenwasserstoffen aus Wasser2. Removal of aromatic hydrocarbons from water

Eine Emulsion von ca. 10 g eines aromatischen Teeröls in 70 m3 Wasser entsprechend dem Wasserinhalt eines Schwimmbassins enthält ca. 0.13 mg/1 Aromaten, die durch ihre charakteristische UV-Absorption nachgewiesen werden. Das Wasser wird durch eine Sandfilteranlage mit einer Förderleistung von 25 m3/h im Kreislauf geführt. Dabei ändert sich der Aromatengehalt (UV-Absorption) nicht. Wird der Sandfilteranlage ein Zweikammer-Photoreaktor 300 nachgeschaltet, so sind im Auslauf des Photoreaktors keine aromatischen Verunreinigungen mehr nachweisbar (UV-Absorption, 5 cm-Küvette).An emulsion of approx. 10 g of an aromatic tar oil in 70 m 3 water corresponding to the water content of a swimming pool contains approx. 0.13 mg / 1 aromatics, which are detected by their characteristic UV absorption. The water is circulated through a sand filter system with a delivery rate of 25 m 3 / h. The aromatic content (UV absorption) does not change. If a two-chamber photoreactor 300 is connected downstream of the sand filter system, no aromatic contaminants can be detected in the outlet of the photoreactor (UV absorption, 5 cm cell).

Eine weitere Leistungssteigerung bei dem Zweikammer-Photoreaktor 300 ist erzielbar, wenn zugleich eine Innenbestrahlung vorgesehen wird. Ein Photoreaktor solcher Art wird auf einfache Weise durch Kombination der entsprechenden Elemente aus Figuren 11 und 12 erhalten, so daß sein Aufbau hier nicht im einzelnen geschildert zu werden braucht. Als innere Strahlungsquelle dient dabei eine antimondotiert& Xenon-Hochdrucklampe, die zur Erhöhung der Bestrahlungsstärke auch einfach oder mehrfach gewendelt sein kann; als äußere Strahlungsquellen dienen Quecksilberdampflampen geeigneter Emissionsbereiche. Solche Strahler sind im Handel erhältlich und brauchen daher nicht im einzelnen dargestellt und erläutert zu werden.A further increase in output in the two-chamber photoreactor 300 can be achieved if internal radiation is also provided. A photoreactor of this type is obtained in a simple manner by combining the corresponding elements from FIGS. 11 and 12, so that its construction need not be described in detail here. An antimony-doped & xenon high-pressure lamp serves as the internal radiation source, which can also be single or multiple turns to increase the irradiance; mercury vapor lamps of suitable emission areas serve as external radiation sources. Such radiators are commercially available and therefore do not need to be shown and explained in detail.

Weitere Abwandlungen im Aufbau der Durchflußreaktoren 2, 21, 41, 101, 201, 301 ergeben sich daraus, daß dem Fachmann eine Reihe bekannter, teilweise anders ausgebildeter Halterungs- und Führungselemente für die den Reaktorraum unterteilenden Trennwände zur Verfügung stehen. Diese können anstelle der in Figuren 1 bis 12 dargestellten Einrichtungen Verwendung finden. In vielen Fällen genügt auch eine Ausführung mit nur einem seitlichen Anschlußstutzen 147, 224 oder 324.Further modifications in the structure of the flow reactors 2, 21, 41, 101, 201, 301 result from the fact that a number of known, partly differently designed mounting and guide elements are available to the person skilled in the art for the dividing walls dividing the reactor space. These can be used instead of the devices shown in FIGS. 1 to 12. In many cases, a version with only one side connection piece 147, 224 or 324 is sufficient.

Ein Problem besteht in all den Fällen, in denen die Entnahme des.bestrahlten Mediums Schwankungen unterliegt und sogar vorübergehend unterbrochen wird, gleichwohl aber eine konstante hohe Mindestleistung im Reinigungs- bzw. Entkeimungsgrade verlangt wird. In solchen Fällen wird ein Mehrkammer-Photoreaktor nach Art von Figuren 9 bis 12 im Rücklauf betrieben. Figur 13 zeigt schematisch ein Fließdiagramm für den Bestrahlungsbetrieb mit Rücklauf für den Dreikammer-Photoreaktor 200; es kann jedoch stattdessen auch ein Mehrkammer-Photoreaktor 20, 100 oder 300 eingesetzt werden. Auch läßt sich der ohnehin für einen Bestrahlungskreislauf vorgesehene Zweikammer-Photoreaktor 40 verwenden, der in dieser Betriebsweise bei Klimawäschern zum Einsatz gelangt, für die Durchlaufdesinfektion mit teilweisem Rücklauf jedoch weniger geeignet ist als die anderen genannten Mehrkammer-Photoreaktoren. Das Fließdiagramm enthält den Dreikammer-Photoreaktor 200, dessen Anschlußstutzen 224 über eine Zufuhrleitung 401 und ein Zufuhrventil 402 an die Vorratsleitung des zu bestrahlenden Mediums angeschlossen ist. Der Anschlußstutzen 247 ist über einen Strömungsteiler 403 mit Entlüftungsventil 424 und Verbindungsleitungen 404, 405, die jede einen Durchflußanzeiger 406 tragen, mit einem Rücklauf 407 bzw. einem Entnahmeventil 408 verbunden. Dem Zufuhrventil 402 ist dabei ein Durchflußbegrenzer 12 nachgeschaltet. Der Rücklauf 407 besteht aus einer Rücklauf-Förderpumpe in Gestalt einer Einweg-Förderpumpe 409 mit konstanter Förderleistung, einem nachgeschalteten Rückschlagventil 410 und einer Verbindungsleitung 411 mit Durchflußanzeiger 406, die stromab von dem Ventil 402 in die Zufuhrleitung mündet. Der Rücklauf 407 kann anstelle der Einweg-Förderpumpe 409 auch eine in ihrer Förderleistung einstellbare Rücklauf-Förderpumpe enthalten; gegebenenfalls kann der Rücklauf 407 auch mit einer einstellbaren Strömungsdrossel ausgerüstet sein. Dabei ist das Gesamtvolumen des Rücklaufs 407 klein gegen das Volumen des jeweiligen Mehrkammer-Photoreaktors.There is a problem in all cases in which the removal of the irradiated medium is subject to fluctuations and is even temporarily interrupted, but a constant high minimum level of cleaning or disinfection is required. In such cases, a multi-chamber photoreactor of the type shown in FIGS. 9 to 12 is operated in the return. FIG. 13 schematically shows a flow diagram for the irradiation operation with return for the three-chamber photoreactor 200; however, a multi-chamber photoreactor 20, 100 or 300 can also be used instead. The two-chamber photoreactor 40, which is already provided for an irradiation circuit, can also be used, which in this mode of operation is used for climate washers is used, but is less suitable for continuous disinfection with partial return than the other multi-chamber photoreactors mentioned. The flow diagram contains the three-chamber photoreactor 200, the connecting piece 224 of which is connected to the supply line of the medium to be irradiated via a supply line 401 and a supply valve 402. The connecting piece 247 is connected via a flow divider 403 with a vent valve 424 and connecting lines 404, 405, each of which carries a flow indicator 406, to a return 407 or a removal valve 408. A flow limiter 12 is connected downstream of the feed valve 402. The return 407 consists of a return feed pump in the form of a one-way feed pump 409 with constant delivery rate, a downstream check valve 410 and a connecting line 411 with flow indicator 406, which opens downstream of the valve 402 into the supply line. The return 407 can instead of the one-way feed pump 409 also contain a return feed pump which is adjustable in its delivery capacity; if necessary, the return 407 can also be equipped with an adjustable flow restrictor. The total volume of the return 407 is small compared to the volume of the respective multi-chamber photoreactor.

Der in Figur 14 dargestellte Strömungsteiler 403 ist nach Art eines Drucküberlaufreglers aufgebaut. Die Schnittdarstellung nach Figur 14 zeigt ein Gefäß 420, das oben mit einem Entlüftungsventil 424 versehen ist und dessen Eingangsstutzen 421 zum Anschluß an den Zweikammer-Photoreaktor 200 vorgesehen ist. Der Eingangsstutzen 421 ragt über den Boden des Gefäßes 420 hinaus in dessen Inneres hinein. Vom Boden des Gefäßes 420 aus verläuft ein erster Ausgang 422, der zum Anschluß an die Verbindungsleitung 404 zum Rücklauf 407 führt.The flow divider 403 shown in FIG. 14 is constructed in the manner of a pressure overflow regulator. The sectional view according to FIG. 14 shows a vessel 420, which is provided at the top with a vent valve 424 and whose inlet connection 421 is provided for connection to the two-chamber photoreactor 200. The inlet connection 421 protrudes beyond the bottom of the vessel 420 and into the interior thereof. A first outlet 422 runs from the bottom of the vessel 420 and leads to the return line 407 for connection to the connecting line 404.

Ein zweiter Ausgang 423 ist deutlich oberhalb der Mündung des Eingangsstutzens 421 an dem Gefäß 420 angeordnet und dient zum Anschluß an die Verbindungsleitung 405 zum Entnahmeventil 408. Die in Figuren 13 und 14 dargestellte Anordnung arbeitet wie folgt, wobei angenommen ist, daß die Anlage mit dem Medium beschickt und entlüftet und daß die Ventile 402 und 408 zunächst geschlossen sind:

  • Bei geschlossenem!Entnahmeventil 408 und laufender Einweg-Förderpumpe 409 ergibt sich ein in sich geschlossener Kreislauf des Mediums, das über die Verbindungsleitungen 411, 401.und den Anschlußstutzen 224 des Zweikammer-Photoreaktors 200 in die Bestrahlungskammer 211 eintritt und diese nach Durchtritt durch die innere Bestrahlungskammer 209 über die Anschlußstutzen 247 wieder verläßt. Von dort gelangt es über den Eingangsstutzen 421 in das Innere des Gefäßes 420 des Strömungsteilers 403, den es über den ersten Ausgang 422 verläßt, der über die Verbindungsleitung 404 eingangsseitig an die Einweg-Förderpumpe 409 angeschlossen ist.
A second outlet 423 is arranged on the vessel 420 clearly above the mouth of the inlet connection 421 and serves for connection to the connecting line 405 to the extraction valve 408. The arrangement shown in FIGS. 13 and 14 works as follows, it being assumed that the system is supplied with the medium and vented and that the valves 402 and 408 are initially closed:
  • When the extraction valve 408 is closed and the disposable feed pump 409 is running, there is a self-contained circuit of the medium, which enters the radiation chamber 211 via the connecting lines 411, 401. And the connecting piece 224 of the two-chamber photoreactor 200 and passes through the inner chamber Irradiation chamber 209 leaves again via the connecting piece 247. From there it passes via the inlet connection 421 into the interior of the vessel 420 of the flow divider 403, which it leaves via the first outlet 422, which is connected on the input side to the one-way feed pump 409 via the connecting line 404.

Die Öffnung des Entnahmeventils 408 erfolgt synchron gekoppelt mit der Öffnung des Zufuhrventils 402, durch das dem Zweikammer-Photoreaktor 200 über die Zufuhrleitung 401 zu bestrahlendes Medium zugeführt wird. Die Kopplung geschieht dabei durch bekannte mechanische, elektrische, hydraulische, pneumatische Mittel oder dergleichen. Entsprechend dem zugeführten Volumen an zu bestrahlendem Medium wird nun bestrahltes Medium durch das geöffnete Entnahmeventil 408 aus dem Bestrahlungskreislaufsystem verdrängt. Da das zugeführte Medium bereits vor Eintritt in den Zweikammer-Photoreaktor 200 durch das im Rücklauf geführte bereits entkeimte Medium verdünnt wird, passiert nun ein Medium mit niedrigerer Eingangskeimzahl den Photoreaktor und eine niedrigere Endkeimzahl resultiert. Dabei ist zu berücksichtigen, daß durch die Rückführung bereits hochgereinigtes Material einer erneuten Bestrahlung unterworfen wird im Gemisch mit vorher unbestrahltem Medium, was im Ganzen eine Effizienzänderung bedeutet. Bei dieser Arbeitsweise muß daher jeweils ein niedrigerer Durchfluß als im Betrieb ohne Rücklauf eingestellt werden, und zwar richtet sich diese Erniedrigung auch nach dem Rücklaufverhältnis.The opening of the removal valve 408 is synchronously coupled to the opening of the supply valve 402, through which medium to be irradiated is fed to the two-chamber photoreactor 200 via the supply line 401. The coupling is done by known mechanical, electrical, hydraulic, pneumatic means or the like. Corresponding to the volume of medium to be irradiated, the irradiated medium is now displaced out of the irradiation circuit system by the opened removal valve 408. Since the medium supplied is already diluted by the medium which has already been sterilized before it enters the two-chamber photoreactor 200, a medium with a lower number of incoming bacteria now passes through the photoreactor and a lower number of final bacteria results. It should be borne in mind that the recycled material is subjected to renewed irradiation in a mixture with previously unirradiated medium, which means a change in efficiency as a whole. With this method of operation, therefore, a lower flow rate must be used than be set in operation without return, and this reduction is also based on the reflux ratio.

Um die Rücklaufbestrahlung mit größerer Wirksamkeit zu betreiben, wird jedoch zweckmäßiger das zu entkeimende Medium diskontinuierlich in geringer Menge hinzugegeben und hindurchgeführt. Dies geschieht durch chargenweise Verdrängung eines Großteils des Reaktorinhalts bei gleichzeitigem Stop des Rücklaufbetriebes, gefolgt von einer Periode der Bestrahlung im Kreislauf, die je nach den gewünschten Dosen mehrere Umwälzungen des Reaktorvolumens betragen kann. Dazu ist im Rücklauf 407 ein weiteres gesteuertes Ventil 412 (siehe Figur 13A) vorgesehen, das durch eines der vorgenannten Mittel synchron im Gegentakt mit dem Entnahmeventil 408 bzw. dem Zufuhrventil 402 gekoppelt ist. Die beiden zuletztgenannten gekoppelten Ventile bleiben so lange geöffnet, bis die vorgesehenen Portionen des unbestrahlten Mediums den Photoreaktor gefüllt und das bestrahlte Medium den Photoreaktor verlassen haben. Nach Schließen der Ventile wird synchron das Ventil 412 im Rücklauf 407 geöffnet und die Bestrahlung im Kreislauf bis zur nächsten Beschickungsperiode vorgenommen. Eine kontinuierliche Entnahme des entkeimten Mediums kann dann dadurch erreicht werden, daß das Entnahmeventil 408 an einen Zwischenbehälter mit Niveauregelung und einer mit einem Durchflußbegrenzer ausgestatteten Entnahmestelle angeschlossen ist.In order to operate the return radiation with greater effectiveness, however, the medium to be sterilized is expediently added discontinuously in a small amount and passed through. This is done by batch-wise displacement of a large part of the reactor contents with simultaneous stopping of the reflux operation, followed by a period of irradiation in the circuit which, depending on the desired doses, can amount to several revolutions of the reactor volume. For this purpose, a further controlled valve 412 (see FIG. 13A) is provided in the return line 407, which is coupled synchronously in a push-pull manner to the removal valve 408 or the supply valve 402 by one of the aforementioned means. The two last-mentioned coupled valves remain open until the intended portions of the unirradiated medium have filled the photoreactor and the irradiated medium has left the photoreactor. After the valves have been closed, the valve 412 in the return 407 is opened synchronously and the radiation is carried out in the circuit until the next loading period. A continuous removal of the sterilized medium can then be achieved in that the removal valve 408 is connected to an intermediate container with level control and an extraction point equipped with a flow limiter.

Am einfachsten läßt sich die diskontinuierliche Zufuhr des Mediums mit Hilfe einer gesteuerten Dosierpumpe durchführen, deren jeweilige Dosierportionen knapp unter dem Reaktorvolumen bleiben müssen. Das weitere gesteuerte Ventil 412 im Rücklauf 407 ist dabei durch eines der vorgenannten Mittel synchron im Gegentakt an die Dosierpumpe gekoppelt, so daß die Zufuhr des Mediums nur bei geschlossenem Rücklauf 407 erfolgt. Das Entnahmeventil 408 und das Zufuhrventil 402 können dann entfallen. Die Niveauregelung der vorerwähnten kontinuierlichen Entnahmevorrichtung mit Zwischenbehälter kann auch dazu benutzt werden, bei verändertem Bedarf innerhalb der Grenzen der Leistung der Apparatur die Periode der Dosierung und damit den Durchschnitt des Durchflusses zu variieren. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, beabsichtigte Erhöhungen der Dosis bei vollem Erhalt der Funktion eines gegebenen Photoreaktors zu erreichen..The easiest way to carry out the discontinuous supply of the medium is with the aid of a controlled metering pump, the respective metering portions of which must remain just below the reactor volume. The further controlled valve 412 in the return 407 is coupled synchronously in push-pull to the metering pump by one of the aforementioned means, so that the medium is supplied only when the return 407 is closed. The bleed valve 408 and the supply valve 402 can then be omitted. The level control of the above-mentioned continuous removal device with an intermediate container can also be used to vary the period of the metering and thus the average of the flow rate if the need changes within the limits of the performance of the apparatus. In this way it is possible to achieve intended increases in dose while maintaining the function of a given photoreactor.

Bei der Reinigung und Desinfektion durch UV-Bestrahlung nach dem geschilderten Verfahren der Rücklaufbestrahlung empfiehlt es sich, Mehrkammer-Photoreaktoren so zu betreiben, daß das Medium die Bestrahlungskammer mit dem geringsten Querschnitt und der höchsten Bestrahlungsstärke zuletzt'durchläuft.When cleaning and disinfecting by UV radiation using the described return radiation method, it is advisable to operate multi-chamber photoreactors so that the medium passes through the radiation chamber with the smallest cross-section and the highest radiation intensity last.

Mehrkammer-Photoreaktoren mit der einfachen Art des Rücklaufbetriebs eignen sich besonders zur Wasserentkeimung auf Seeschiffen. Das Verfahren der portionsweisen Rücklaufbestrahlung ist besonders für die Applikation hoher Dosen geeignet und damit zur Erzielung höchster Reinigungs- und Entkeimungsgrade.Multi-chamber photoreactors with the simple type of return operation are particularly suitable for water disinfection on seagoing ships. The process of portionwise return radiation is particularly suitable for the application of high doses and thus for achieving the highest levels of cleaning and disinfection.

Die erforderliche Sicherheit in der Erzielung des gewünschten Bestrahlungsergebnisses wird durch Durchflußsteuermittel erreicht, die dafür sorgen, daß eine bestimmte, maximal zulässige Durchströmungsgeschwindigkeit des Mediums in den Mehrkammer-Photoreaktoren nach Figuren 1 bis 12 nicht überschritten werden kann. Im einfachsten Fall genügt als Sicherheitselement eine Strömungsdrossel in der Zuleitung zu dem jeweiligen Durchflußreaktor. Bei wechselndem Eingangsdruck empfiehlt sich eine einstellbare Strömungsdrossel z.B. in Gestalt eines Ventils, jedoch wird vorzugsweise hier der zuverlässigere Durchflußbegrenzer 12 eingesetzt. Dessen Zwischenschaltung wird aus Sicherheitsgründen auch dann vorgenommen, wenn eine Pumpe mit einstellbarer Förderleistung verwendet wird, bei der die Förderleistung unmittelbar eingestellt und auch überwacht werden kann.The necessary security in achieving the desired irradiation result is achieved by flow control means which ensure that a certain, maximum permissible flow rate of the medium in the multi-chamber photoreactors according to FIGS. 1 to 12 cannot be exceeded. In the simplest case, a flow restrictor in the feed line to the respective flow reactor is sufficient as a safety element. When the inlet pressure changes, an adjustable flow restrictor, for example in the form of a valve, is recommended, but the more reliable flow restrictor 12 is preferably used here. For safety reasons, its interposition is also carried out when a pump is connected adjustable delivery rate is used, in which the delivery rate can be set immediately and also monitored.

Die vorbeschriebenen Mehrkammer-Photoreaktoren sind mit üblichen, bekannten überwachungseinrichtungen der eingangs genannten Art versehen. Dadurch wird sichergestellt, daß bei Abfall der Bestrahlungsstärke unter einen vorgegebenen Sollwert ein Alarm ausgelöst und die gesamte Bestrahlungsanlage abgeschaltet wird. Außerdem nimmt der Strahlungsfluß der Strahler mit der Zeit ab. Wegen der eingangs diskutierten exponentiellen Abhängigkeit des Bestrahlungsergebnisses und damit auch der Leistung des Mehrkammer-Photoreaktors von der Bestrahlungsstärke ist für eine optimale Nutzung der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung eine ständige Anpassung der Durchströmungsgeschwindigkeit an die augenblickliche Bestrahlungsstärke notwendig. Dazu ist eine Förderpumpe 450 mit einstellbarer Förderleistung eingangsseitig an einen Durchflußreaktor 101, 201 oder 301 angeschlossen, und ihre Förderleistung wird durch eine Steuerung, die in Figur 15 im Blockschaltbild dargestellt ist, entsprechend der jeweiligen Bestrahlungsstärke eingestellt. Die Steuerung besteht aus einem mit dem Pumpenmotor 451 verbundenen Tachogenerator 452 un4 einem strahlungsempfindlichen Detektor 453, der über einen Ableitungswiderstand 456.an Erde liegt und an dem Tubus 121, 221 eines Durchflußreaktors 101 bzw. 201 oder an dem Innenrohr 302 des Durchflußreaktors 301 (mit einer geeigneten Durchführung) angebracht ist und dessen Ausgangssignal einem Verstärker 454 anliegt. Die Ausgangssignale des Tachogenerators 452 und des Verstärkers 454 sind an dem Eingang eines Leistungsverstärkers 455 einander entgegengeschaltet, und die am Ausgang des Leistungsverstärkers 455 anliegende, verstärkte Differenzspannung dient zur Versorgung des Pumpenmotors 451. Auf diese Weise wird durch eine aus handelsüblichen Bauteilen aufgebaute Steuerung die Förderleistung der Pumpe 450 an die jeweilige Bestrahlungsstärke angepaßt.The multi-chamber photoreactors described above are provided with conventional, known monitoring devices of the type mentioned at the outset. This ensures that an alarm is triggered and the entire radiation system is switched off if the irradiance drops below a predetermined target value. In addition, the radiation flow of the emitters decreases over time. Because of the exponential dependency of the irradiation result discussed above and thus also the performance of the multi-chamber photoreactor on the irradiance, a constant adaptation of the flow rate to the instantaneous irradiance is necessary for optimal use of the radiation emitted by the radiation source. For this purpose, a feed pump 450 with an adjustable delivery rate is connected on the input side to a flow reactor 101, 201 or 301, and its delivery rate is adjusted by a controller, which is shown in the block diagram in FIG. 15, in accordance with the respective irradiance. The control consists of a tachogenerator 452 connected to the pump motor 451 and a radiation-sensitive detector 453, which is connected to earth via a discharge resistor 456. And on the tube 121, 221 of a flow reactor 101 or 201 or on the inner tube 302 of the flow reactor 301 (with a suitable implementation) is attached and the output signal is applied to an amplifier 454. The output signals of the tachometer generator 452 and the amplifier 454 are connected in opposition to one another at the input of a power amplifier 455, and the amplified differential voltage present at the output of the power amplifier 455 is used to supply the pump motor 451. In this way, the delivery rate is increased by a control built up from commercially available components the pump 450 adapted to the respective irradiance.

Bei den vorstehend geschilderten Mehrkammer-Photoreaktoren 100, 200, 300 sind die jeweiligen Bestrahlungskammern in Bezug auf die Durchströmungsrichtung hintereinandergeschaltet. Diese Schaltung besitzt ihre besonderen Vorteile in der besseren Durchmischung und dem Durchgang des Mediums durch sämtliche Bestrahlungskammern'des Photoreaktors. In besonderen Fällen kann jedoch auch eine Parallelschaltung von Bestrahlungskammern von Vorteil sein, und zwar dann, wenn Medien mit hohen Transmissionsfaktoren zu verarbeiten sind.In the multi-chamber photoreactors 100, 200, 300 described above, the respective radiation chambers are connected in series with respect to the direction of flow. This circuit has its particular advantages in better mixing and the passage of the medium through all of the irradiation chambers of the photoreactor. In special cases, however, it may also be advantageous to connect radiation chambers in parallel, specifically when media with high transmission factors are to be processed.

Durchflußreaktoren nach Art von Figuren 11 und 12 können leicht so abgeändert werden, daß die Bestrahlungskammern 209 und 211 bzw. 309 und 311 entsprechend Figur 16 bzw. 17 zu paralleler Durchströmung geeignet sind. Die abgeänderte Ausführung des Zweikammer-Photoreaktors 200 besteht aus einem Durchflußreaktor 501, der eine UV-Strahlungsquelle 24 umgibt und im wesentlichen zwei Bestrahlungskammern 509 und 511 enthält, deren jede mit Einlaß- und Auslaßanschlüssen versehen ist. Figur 16 zeigt einen Längsschnitt durch eine Hälfte des Durchflußreaktors 501, dessen andere Hälfte sehr ähnlich dazu spiegelbildlich ausgebildet ist.Flow reactors of the type shown in FIGS. 11 and 12 can easily be modified so that the radiation chambers 209 and 211 or 309 and 311 are suitable for parallel flow according to FIGS. 16 and 17. The modified version of the two-chamber photoreactor 200 consists of a flow reactor 501 which surrounds a UV radiation source 24 and essentially contains two radiation chambers 509 and 511, each of which is provided with inlet and outlet connections. FIG. 16 shows a longitudinal section through one half of the flow reactor 501, the other half of which is of mirror-image design, very similar to this.

Der Durchflußreaktor 501 besteht aus einem Außenmantel 202A, der sich vom Außenmantel 202 des Durchflußreaktors 201 nur dadurch unterscheidet, daß ein weiteres Paar einander gegenüberliegender Anschlußstutzen 224 nahe dem anderen, in Figur 16 nicht dargestellten Ringflansch 212 vorhanden ist. Es ist jedoch nur eine Beobachtungsöffnung 220 vorgesehen, in die ein Tubus 221 mit einem Ringflansch 222 und einem Deckel 223 eingesetzt ist.The flow reactor 501 consists of an outer jacket 202A, which differs from the outer jacket 202 of the flow reactor 201 only in that a further pair of opposing connecting pieces 224 is provided close to the other ring flange 212, not shown in FIG. However, only one observation opening 220 is provided, into which a tube 221 with an annular flange 222 and a cover 223 is inserted.

An beiden Enden ist der Durchflußreaktor 501 durch identisch ausgebildete Verschlußteile 503 mit einem Zwischenflansch- ' glied 504 verschlossen, an dem die Verschlußteile 503 beispielsweise durch Schraubbolzen 506 befestigt sind, die sich durch die Flansche 516 der Verschlußteile 503 erstrecken. Die Zwischenflanschglieder 504 besitzen Flansche 216 mit Bohrungen 217, die nahe dessen Umfang über den Flansch 216 verteilt sind. Der Außenmantel 202 und die Zwischenflanschglieder 504 werden fest und abgedichtet durch Bolzen 218 miteinander verbunden, die sich durch die Bohrungen 217 erstrecken und durch Muttern 219 gesichert sind, wobei in ringförmigen Ausnehmungen 214 Dichtringe 215 angeordnet sind.The flow reactor 501 is provided at both ends by identically designed closure parts 503 with an intermediate flange. member 504 closed, to which the closure parts 503 are fastened, for example, by means of screw bolts 506 which extend through the flanges 516 of the closure parts 503. The intermediate flange members 504 have flanges 216 with bores 217 which are distributed over the flange 216 near the circumference thereof. The outer jacket 202 and the intermediate flange members 504 are firmly and sealedly connected to one another by bolts 218, which extend through the bores 217 and are secured by nuts 219, with sealing rings 215 being arranged in annular recesses 214.

Die Verschlußteile 503 sind im allgemeinen ringförmig aufgebaut und erstrecken sich axial von einem Außenende, das eng an den Außendurchmesser des Hüllrohres 205 angepaßt ist, bis zu einem Innenende, das eng an den Außendurchmesser des Quarzglasrohres 207 angepaßt ist. Am Außenende befindet sich eine Gegenbohrung 526, in die eine Stopfbuchspackung 127 eingesetzt ist, die mittels Bolzen 533 an flanschartigen Teilen befestigt sind und dazu dienen, das Hüllrohr 205 fest und abdichtend zu haltern. In einem Zwischenbereich zwischen den axialen Enden erweitern sich die Axialteile der Verschlußteile 503, um das Quarzglasrohr 207 aufzunehmen. Zwei diametral gegenüberliegende Anschlußstutzen 524 sind an dem erweiterten Axialteil angeordnet, um das zu bestrahlende Medium in die innere Bestrahlungskammer 509 einzubringen. Dicht an den Anschlußstutzen 524 ist an der Innenwand des erweiterten Axialteils eine Schulter 552 ausgebildet, der eine Lochplatte 554 anliegt, die durch einen Sicherungsring 553 gesichert ist. Das axiale Innenende des Verschlußteils 503 erstreckt sich jeweils über den Flansch 516 hinaus zu einem weiter unten erläuterten Zweck.The closure members 503 are generally ring-shaped and extend axially from an outer end that closely conforms to the outer diameter of the cladding tube 205 to an inner end that closely conforms to the outer diameter of the quartz glass tube 207. At the outer end there is a counterbore 526, into which a stuffing box packing 127 is inserted, which are fastened to flange-like parts by means of bolts 533 and serve to hold the cladding tube 205 firmly and sealingly. In an intermediate area between the axial ends, the axial parts of the closure parts 503 expand to accommodate the quartz glass tube 207. Two diametrically opposed connection pieces 524 are arranged on the enlarged axial part in order to introduce the medium to be irradiated into the inner irradiation chamber 509. A shoulder 552, which bears a perforated plate 554, which is secured by a securing ring 553, is formed on the inner wall of the enlarged axial part, close to the connecting piece 524. The axial inner end of the closure part 503 extends in each case beyond the flange 516 for a purpose explained below.

Jedes Zwischenflanschglied 504 ist ebenfalls im allgemeinen ringförmig ausgebildet und besteht aus einem Flanschteil und einem Axialteil 537, dessen Innendurchmesser eng an den Außendurchmesser des Quarzglasrohres 207 angepaßt ist. Das Axialteil 537 ist mit einer Gegenbohrung 536 versehen, die sich über eine solche Länge erstreckt, daß das axiale Innenende des Verschlußteiles 503 und eine Stopfbuchspackung aus zwei Dichtringen 538, 540 und einer Führungsbuchse 539 darin aufgenommen werden können.tDiese Anordnung dient zusammen mit dem Flansch 516 des Verschlußteils 503, der durch Schraubbolzen 506 an dem Flansch des Zwischenflanschgliedes 504 befestigt ist, zur festen und abdichtenden Halterung des Quarzglasrohres 207 in ähnlicher Weise, wie das Hüllrohr 205 durch die Stopfbuchspackung 127 gehalten ist. Die Stirnseite des Axialteils 537 ist nach innen abgeschrägt, um die zentrierte Einführung des Quarzglasrohres 207 beim Zusammenbau des Durchflußreaktors 501 zu erleichtern.Each intermediate flange member 504 is also generally ring-shaped and consists of a flange part and an axial part 537, the inside diameter of which is close to that Outside diameter of the quartz glass tube 207 is adapted. The axial part 537 is provided with a counterbore 536 which extends over a length such that the axial inner end of the closure part 503 and a gland packing made of two sealing rings 538, 540 and a guide bush 539 can be accommodated therein. This arrangement serves together with the flange 516 of the closure part 503, which is fastened to the flange of the intermediate flange member 504 by means of screw bolts 506, for firmly and sealingly holding the quartz glass tube 207 in a manner similar to how the cladding tube 205 is held by the stuffing box packing 127. The end face of the axial part 537 is chamfered inwards in order to facilitate the centered insertion of the quartz glass tube 207 when assembling the flow reactor 501.

Die abgeschrägten Stirnseiten der Axialteile 537 der Zwischenflanschglieder 504 erstrecken sich nicht bis in den Bereich der Anschlußstutzen 224 um sicherzustellen, daß dadurch der Durchfluß des Mediums durch die äußere Bestrahlungskammer 511 nicht behindert wird. Dicht an der anderen Seite der Anschlußstutzen 224 ist an der Innenwand des Außenmantels 202A eine Ringschulter 251 ausgebildet, der eine Lochplatte 254 anliegt, die durch einen Sicherungsring 253 gehaltert wird.The bevelled end faces of the axial parts 537 of the intermediate flange members 504 do not extend into the region of the connecting piece 224 in order to ensure that the flow of the medium through the outer radiation chamber 511 is not hindered thereby. On the other side of the connecting piece 224, an annular shoulder 251 is formed on the inner wall of the outer casing 202A, said ring shoulder abutting a perforated plate 254 which is held by a securing ring 253.

Die Teile des Durchflußreaktors 501 bestehen aus dem gleichen Material wie die entsprechenden Teile des Durchflußreaktors 201.The parts of the flow reactor 501 are made of the same material as the corresponding parts of the flow reactor 201.

Figur 17 zeigt einen Längsschnitt durch eine Hälfte eines Durchflußreaktors 301A, der in Verbindung mit einer äußeren Strahlungsquelle verwendet wird. Die beiden Hälften des Durchflußreaktors 301A sind im wesentlichen spiegelbildlich zueinander ausgebildet und in ihrem Aufbau identisch mit dem Teil des Durchflußreaktors 301, der in Figur 12 oberhalb der Bruchlinie dargestellt ist. Es ist daher an dieser Stelle keine weitere Erläuterung erforderlich, außer daß zwei diametral gegenüberliegende Paare von Anschlußstutzen 324 die Anschlüsse für den Einlaß und (Auslaß der Bestrahlungskammer 311 bilden, während die (mittigen Anschlußstutzen 329 den Einlaß und den Auslaß der Bestrahlungskammer 309 bilden.FIG. 17 shows a longitudinal section through one half of a flow reactor 301A, which is used in connection with an external radiation source. The two halves of the flow reactor 301A are essentially mirror images of one another and their construction is identical to that part of the flow reactor 301 which is shown in FIG. 12 above the break line. It is therefore no further explanation is required at this point, except that two diametrically opposed pairs of connection pieces 324 form the connections for the inlet and outlet of the radiation chamber 311, while the (middle connection pieces 329 form the inlet and outlet of the radiation chamber 309.

Eine Anwendung solcher Durchflußreaktoren findet sich in Verbindung mit Anlagen zur umgekehrten Osmose, die in zahlreichen Bereichen zur Herstellung reinen Wassers, z.B. bei der Trinkwassergewinnung aus Meerwasser, für Sonderzwecke von Kliniken, Elektroniklabors und pharmazeutischen Betrieben, sowie in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt wird. Für die umgekehrte Osmose sind verschiedene Typen von Membranen, oft auf der Basis organischer Materialien, gebräuchlich, die sich als anfällig gegen Bewuchs durch Mikroorganismen erwiesen haben, wodurch die Betriebsfähigkeit der Anlagen und die hygienische Qualität des erzeugten Wassers gefährdet werden. Aus Sicherheitsgründen wird oft der Umkehrosmose-Anlage eine UV-Entkeimung nachgeschaltet. Zweckmäßig wird aber bereits das in die reversible Osmose eingeführte Medium einer UV-Entkeimung unterworfen, um so den Mikroorganismenbefall der Membranen von vornherein zu minimieren. Hier bietet der Zweikammer-Photoreaktor mit parallel geschalteten Bestrahlungskammern.eine besonders günstige technische Lösung, um mittels eines Durchflußreaktors und einer Strahlungsquelle sowohl das Ausgangsmedium als auch das Produktwasser gleichzeitig zu entkeimen.Such flow reactors are used in connection with reverse osmosis plants which are used in numerous areas for the production of pure water, e.g. is used for the production of drinking water from sea water, for special purposes by clinics, electronics laboratories and pharmaceutical companies, as well as in the food industry. For reverse osmosis, various types of membranes, often based on organic materials, are used, which have proven to be susceptible to growth by microorganisms, which endangers the operability of the systems and the hygienic quality of the water produced. For safety reasons, the reverse osmosis system is often followed by UV disinfection. However, the medium introduced into the reversible osmosis is expediently subjected to UV disinfection in order to minimize the microorganism attack on the membranes from the outset. Here, the two-chamber photoreactor with radiation chambers connected in parallel offers a particularly inexpensive technical solution to simultaneously sterilize both the starting medium and the product water using a flow reactor and a radiation source.

Zur Erhöhung der photochemischen Effizienz der Reinigung bzw. Entkeimung empfiehlt es sich, mindestens eines der parallel geschalteten Bestrahlungssysteme nach Art des Mehrkammer-Photoreaktors mit Serienschaltung auszubilden.To increase the photochemical efficiency of cleaning or disinfection, it is advisable to design at least one of the radiation systems connected in parallel in the manner of the multi-chamber photoreactor with a series connection.

Claims (40)

1. Verfahren zur Reinigung, insbesondere zur Entkeimung und Desinfektion fließfähiger Medien in einem Durchflußreaktor (2, 41, 101, 171, 201, 301, 301A, 501) mit einer vorbestimmten Mindestbestrahlung, d.h. Mindestdosis, ultravioletter Strahlung überwiegend im Wellenlängenbereich von 240 bis 320 nm, bei dem das Medium durch.einen Durchflußreaktor (2, ... 501) aus.mindestens einem Bestrahlungsraum gefördert und dabei der UV-Strahlung einer aus mindestens einem Strahler (6, 24) bestehenden Strahlungsquelle ausgesetzt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Medium durch getrennte, der Strahlungsquelle gemeinsam zugeordnete und in deren Strahlungsrichtung hintereinander angeordnete Bestrahlungskammern (8, 9; 23, 39; 23, 49; 109, 110, 111; 209, 211; 309, 311; 509, 511) gefördert wird und in jeder Bestrahlungskammer (8, ... 511) einem Bruchteil der von der Strahlungsquelle ausgehenden Gesamtstrahlung ausgesetzt wird.
1. Process for cleaning, in particular for disinfection and disinfection of flowable media in a flow reactor (2, 41, 101, 171, 201, 301, 301A, 501) with a predetermined minimum radiation, ie minimum dose, ultraviolet radiation predominantly in the wavelength range from 240 to 320 nm, in which the medium is conveyed from at least one irradiation room through a flow reactor (2, ... 501) and is thereby exposed to UV radiation from a radiation source consisting of at least one radiator (6, 24),
characterized,
that the medium is conveyed through separate radiation chambers (8, 9; 23, 39; 23, 49; 109, 110, 111; 209, 211; 309, 311; 509, 511), which are assigned to the radiation source and arranged one behind the other in the radiation direction and in each radiation chamber (8, ... 511) is exposed to a fraction of the total radiation emanating from the radiation source.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 50 % der in das Medium in der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer (8, 39, 49, 109, 209, 311, 509) eindringenden Strahlung in das Medium in der direkt folgenden Bestrahlungskammer (9, 23, 110, 211, 309, 511) einfallen, daß in dem Medium in der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer (8, ... 509) nicht mehr als 50 % der eindringenden Strahlung absorbiert werden, und daß von dem Medium in einem Durchflußreaktor mit bis zu 5 Bestrahlungskammern nicht mehr als (1 - 0.5n) · 100 % der insgesamt eindringenden Strahlung absorbiert werden, wobei n die Anzahl der Bestrahlungs-kammern (8, 9, 23, 39, 49, 109, 110, 111, 209, 211, 309, 311, 509, 511) ist. ;2. The method according to claim 1, characterized in that at least 50% of the radiation penetrating into the medium in the radiation chamber immediately adjacent to the radiation source (8, 39, 49, 109, 209, 311, 509) into the medium in the immediately following radiation chamber (9, 23, 110, 211, 309, 511) occur that no more than 50% of the penetrating radiation is absorbed in the medium in the radiation chamber (8, ... 509) immediately adjacent to the radiation source, and that the medium be absorbed X 100% of the total of penetrating radiation where n is the number of Bestrahlun g s-chambers (8, 9, 23, 39, 49, 109, - in a flow of up to 5 irradiation chambers not more than (0.5 n 1) 110, 111, 209, 211, 309, 311, 509, 511). ; 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Medium vor dar Bestrahlung ein Oxidationsmittel zugeführt wird.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that an oxidizing agent is supplied to the medium before irradiation. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Medium während der Bestrahlung ein Oxidationsmittel zugeführt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an oxidizing agent is supplied to the medium during the irradiation. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teilstrom des bestrahlten Mediums nach dem Durchlauf in den Durchflußreaktor (41, 101, 201, 301) zurückgeführt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that at least a partial stream of the irradiated medium after the passage in the flow reactor (41, 101, 201, 301) is returned. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium ultravioletter Strahlung im Wellenlängenbereich von 260 bis 280 nm ausgesetzt ist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the medium is exposed to ultraviolet radiation in the wavelength range from 260 to 280 nm. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium nacheinander durch die Bestrahlungskammern (8, 9; 23, 39; 23, 49; 109, 110, 111; 209, 211; 309, 311) des Durchflußreaktors (2, 41, 101, 171, 201, 301) gefördert wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the medium in succession through the radiation chambers (8, 9; 23, 39; 23, 49; 109, 110, 111; 209, 211; 309, 311) of the flow reactor (2, 41, 101, 171, 201, 301) is funded. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium parallel durch die Bestrahlungskammern (309, 311; 509, 511) des Durchflußreaktors (301A, 501) gefördert wird.8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the medium is conveyed in parallel through the radiation chambers (309, 311; 509, 511) of the flow reactor (301A, 501). 9. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, bestehend aus einer Strahlungsquelle mit mindestens einem Strahler (6, 24), der ultraviolette Strahlung überwiegend im Wellenlängenbereich von 240 bis 320 nm emittiert, und aus einem Durchflußreaktor (2, 41, 101, 171, 201, 301, 301A, 501) mit mindestens einem Bestrahlungsraum, der eine Zuleitung (11; 91; 147, 152; 147, 196; 224, 247; 324, 329; 224, 524) und eine Ableitung (16; 37, 37A; 57, 90; - 152, 147; 196, 147; 247, 224; 324, 329; 224, 524) für das zu bestrahlende Medium und eine Uberwachungseinrichtung für die ultraviolette Strahlung aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bestrahlungsraum des Durchflußreaktors (2, ... 501) durch Trennwände (7; 35, 35A; 55; 52, 55; 106, 107; 207; 305) aus für die ultraviolette Strahlung durchlässigem Material in getrennte, der.Strahlungsquelle gemeinsam zugeordnete und in deren Strahlungsrichtung hintereinander angeordnete Bestrahlungskammern (8, 9; 23, 39; 23, 49; 109, 110, 111; 209, 211; 309, 311; 509, 511) unterteilt ist, daß die in das Medium mindestens in der Bestrahlungskammer (9, 23, 110, 211, 309, 511), die der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer (8, 39, 49, 109, 209, 311, 509) direkt folgt, einfallende Strahlung Bruchteile der Strahlung beträgt, die in die der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarte Bestrahlungskammer (8, 39, 49, 109, 209, 311, 509) eindringt, und daß die Einrichtung zur Einhaltung einer vorbestimmten Mindestdosis der Strahlung aus Durchflußsteuermitteln für das Medium besteht, die an die Zuleitung (11; ... 524) oder an die Ableitung (16; ... 524) des Durchflußreaktors (2, ... 501) angeschlossen sind.
9. Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, consisting of a radiation source with at least one emitter (6, 24), which emits ultraviolet radiation predominantly in the wavelength range from 240 to 320 nm, and from a flow reactor (2, 41, 101 , 171, 201, 301, 301A, 501) with at least one radiation chamber which has a feed line (11; 91; 147, 152; 147, 196; 224, 247; 324, 329; 224, 524) and a derivative (16; 37, 37A; 57, 90; - 152, 147; 196, 147; 247, 224; 324, 329; 224, 524) for the medium to be irradiated and a monitoring device for the ultraviolet Has radiation,
characterized,
that the radiation chamber of the flow reactor (2, ... 501) through partitions (7; 35, 35A; 55; 52, 55; 106, 107; 207; 305) of material permeable to the ultraviolet radiation into separate, the radiation source together assigned radiation chambers (8, 9; 23, 39; 23, 49; 109, 110, 111; 209, 211; 309, 311; 509, 511) which are arranged one behind the other in the direction of their radiation, that the in the medium at least in the Irradiation chamber (9, 23, 110, 211, 309, 511), which directly follows the irradiation chamber (8, 39, 49, 109, 209, 311, 509) immediately adjacent to the radiation source, incident radiation is fractions of the radiation that enters the the radiation source (8, 39, 49, 109, 209, 311, 509) immediately adjacent to the radiation source penetrates, and that the device for maintaining a predetermined minimum dose of radiation consists of flow control means for the medium which is connected to the feed line (11; ... 524) or to the derivation (16; ... 524) of the exec flow reactor (2, ... 501) are connected.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bruchteil der in die Bestrahlungskammer (9, 23, .110, 211, 309, 511), die der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer (8, 39, 49, 109, 209, 311, 509) direkt folgt, einfallenden Strahlung mindestens 50 % der in die der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer (8, 39, 49, 109, 209, 311, 509) eindringenden Strahlung und die Absorption in der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer (8, 39, 49, 109, 209, 311, 509) nicht mehr als 50 % beträgt und daß die Gesamtabsorption in einem Durchflußreaktor (2, 41, 101, 171, 201, 301, 301A, 501) mit bis zu 5 Bestrahlungskammern (8, 9, 23, 39, 49, 109, 110, 111, 209, 211, 309, 311, 509, 511) bis zu (1 - 0.5n) 100 % der insgesamt einfallenden Strahlung beträgt, wobei n die Anzahl der Bestrahlungskammern (8, ... 511) ist.10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the fraction of the radiation chamber (9, 23,. 110, 211, 309, 511) of the radiation source directly adjacent to the irradiation chamber (8, 39, 49, 109, 209, 311, 509) directly follows, incident radiation at least 50% of the radiation penetrating into the radiation chamber (8, 39, 49, 109, 209, 311, 509) directly adjacent to the radiation source and the absorption in the radiation chamber (8, 39, 49, 109, 209, 311, 509) is not more than 50% and that the Total absorption in a flow reactor (2, 41, 101, 171, 201, 301, 301A, 501) with up to 5 radiation chambers (8, 9, 23, 39, 49, 109, 110, 111, 209, 211, 309, 311 , 509, 511) is up to (1 - 0.5n) 100% of the total incident radiation, where n is the number of radiation chambers (8, ... 511). 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (7, 35, 35A, 52, 55, 106, 107, 207, 305) aus Quarzglas bestehen.11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the partitions (7, 35, 35A, 52, 55, 106, 107, 207, 305) consist of quartz glass. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 aus einer Strahlungsquelle mit mehreren Strahlern (24) und aus einem Durchflußreaktor (41) mit mehreren Bestrahlungskammern (39, 49), deren jede einem der Strahler (24) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder nach Art einer Tauchlampe in ein Hüllrohr (25, 25A, 45) eingeschlossene Strahler (24) von wenigstens einem Quarzglasrohr (35, 35A; 55; 52, 55) umgeben ist und die Strahler (24) in einen gemeinsamen Behälter (21) eingesetzt sind, daß das Hüllrohr (25, 25A, 45) und das Quarzglasrohr (35, 35A, 55) jeweils eine innere Bestrahlungskammer (39, 49) begrenzen und daß die inneren Bestrahlungskammern (39, 49) jeweils mit dem Behälterinneren kommunizieren und gemeinsam entweder eingangsseitig an die Zuleitung (91) oder ausgangsseitig an die Ableitung (37, 37A, 57, 90) des Durchflußreaktors (41) angeschlossen sind.12. The device according to one of claims 9 to 11 from a radiation source with a plurality of emitters (24) and from a flow reactor (41) with a plurality of radiation chambers (39, 49), each of which is assigned to one of the emitters (24), characterized in that each emitter (24) enclosed in the manner of an immersion lamp in a cladding tube (25, 25A, 45) is surrounded by at least one quartz glass tube (35, 35 A ; 55; 52, 55) and the emitter (24) in a common container (21 ) are used that the cladding tube (25, 25A, 45) and the quartz glass tube (35, 35A, 55) each delimit an inner radiation chamber (39, 49) and that the inner radiation chambers (39, 49) each communicate with the interior of the container and are connected either on the input side to the feed line (91) or on the output side to the discharge line (37, 37A, 57, 90) of the flow reactor (41). 13. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Strahlungsquelle und der Durchflußreaktor (101, 171, 201, 301, . 301A, 501) ringförmig zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußreaktor (101, ... 501) aus zwei mit Anschlußmitteln (147, 152, 196, 224, 247, 324, 329, 524) versehenen Verschlußteilen (103, 104; 173, 174; 203, 204; 303, 304; 303A; 503, 504), die die Bestrahlungskammern (109, 110, 111; 209, 211; 309, 311; 509) 511) stirnseitig begrenzen, und aus zwischen den Verschlußteilen (103, ... 504) an diesen angebrachten Rohrstücken (102, 105, 106, 107; 172, 105, 106, 107; 202, 205, 207; 302, 305; 202A, 205, 207) unterschiedlichen Durchmessers besteht, die koaxial ineinander angeordnet sind und die Bestrahlungskammern (109, ... 511) längsseitig begrenzen.13. The apparatus of claim 11, wherein the radiation source and the flow reactor (101, 171, 201, 301,. 301A, 501) are arranged in a ring to one another, characterized in that the flow reactor (101, ... 501) from two with Connection means (147, 152, 196, 224, 247, 324, 329, 524) provided closure parts (103, 104; 173, 174; 203, 204; 303, 304; 303A; 503, 504) which connect the radiation chambers (109, 110, 111; 209, 211; 309, 311; 509) 511) on the end face, and from between the closure parts (103, ... 504) attached to these pipe sections (102, 105, 106, 107; 172, 105, 106, 107; 202, 205, 207; 302, 305 ; 202A, 205, 207) of different diameters, which are arranged coaxially one inside the other and delimit the radiation chambers (109, ... 511) on the long side. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13 zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußteile (303A; 503, 504) für jede Bestrahlungskammer (309, 311; 509, 511) mindestens zwei Anschlußstutzen (324, 329; 224, 524) besitzen.14. The apparatus according to claim 13 for carrying out the method according to claim 8, characterized in that the closure parts (303A; 503, 504) for each radiation chamber (309, 311; 509, 511) at least two connecting pieces (324, 329; 224, 524 ) own. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13 zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Bestrahlungskammern (109, 110; 110, 111; 209, 211; 309, 311) abwechselnd an gegenüberliegenden Enden miteinander in Verbindung stehen.15. The apparatus according to claim 13 for carrying out the method according to claim 7, characterized in that adjacent radiation chambers (109, 110; 110, 111; 209, 211; 309, 311) are alternately connected to one another at opposite ends. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (207, 305) an ihren Enden abwechselnd abdichtend gehaltert und geführt sind und daß benachbarte Bestrahlungskammern (209, 211; 309, 311) jeweils an den geführten Enden der Rohrstücke (207, 305) miteinander in Verbindung stehen.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the tube pieces (207, 305) are alternately sealingly held and guided at their ends and that adjacent radiation chambers (209, 211; 309, 311) each at the guided ends of the tube pieces (207, 305) are connected. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohrstück (205) an beiden Enden durch entsprechende Durchbrüche der Verschlußteile (203, 204) hindurchgeführt und in den Durchbrüchen abdichtend gehaltert ist.17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the inner tube piece (205) is passed at both ends through corresponding openings in the closure parts (203, 204) and is sealingly held in the openings. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohrstück (102, 172, 202) strahlungsundurchlässig ist und eine Beobachtungsöffnung (120, 220) aufweist und an die Verschlußteile (103, 104; 173, 174; 203, 204) abdichtend angeflanscht ist.18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the outer tube piece (102, 172, 202) is radiation-impermeable and has an observation opening (120, 220) and to the closure parts (103, 104; 173, 174; 203, 204) sealing is flanged. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohrstück (102, 172, 202) verspiegelt ist.19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the outer tube piece (102, 172, 202) is mirrored. 20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (105, 106, 107) an einem Verschlußteil (103) abgedichtet gehaltert sind, daß das innere Rohrstück (105) und jedes zweite nach außen folgende (107) an dem dem Verschlußteil (103) abgewandten Ende geschlossen sind und jedes der zweiten nach außen folgenden geschlossenen Rohrstücke (107) nahe dem zu ihrer Halterung dienenden Verschlußteil (103) mit Durchtrittsöffnungen (108) versehen ist und daß das Verschlußteil (103) einen Innenkanal (146, 148) besitzt, dessen eines Ende in die innere Bestrahlungskammer (109) und dessen anderes Ende in einen Anschlußstutzen (147) mündet.20. The apparatus according to claim 18 or 19, characterized in that the pipe sections (105, 106, 107) on a closure part (103) are held sealed, that the inner pipe section (105) and every second outwardly following (107) on the the end facing away from the closure part (103) is closed and each of the second outwardly closed tube pieces (107) near the closure part (103) serving to hold them is provided with through openings (108) and that the closure part (103) has an inner channel (146, 148) has one end opening into the inner radiation chamber (109) and the other end opening into a connecting piece (147). 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Strahlungsquelle abgewandte Bestrahlungskammer (111; 211; 309; 511) eine Schichtdicke besitzt, die mindestens das Zweifache der Schichtdicke der der Strahlungsquelle unmittelbar benachbarten Bestrahlungskammer (109; 209; 311; 509) beträgt.21. Device according to one of claims 13 to 20, characterized in that an irradiation chamber facing away from the radiation source (111; 211; 309; 511) has a layer thickness which is at least twice the layer thickness of the radiation chamber (109; 209; 311; 509). 22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckausgleichseinrichtung vorgesehen ist.22. Device according to one of claims 13 to 21, characterized in that a pressure compensation device is provided. 23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichseinrichtung einen mit druckdichten Durchführungen (193) versehenen, druckdicht mit dem die Rohrstücke (105, 106, 107) halternden Verschlußteil (173) verbundenen, an einen Barostaten angeschlossenen Deckel (192) aufweist, wobei der Sollwert der barostatischen Druckregelung vom Eingangsdruck des Mediums am Durchflußreaktor (101) bestimmt ist.23. The device according to claim 22, characterized in that the pressure compensation device has a pressure-tight bushings (193), pressure-tight with the closure member (173) holding the pipe pieces (105, 106, 107) and connected to a barostat lid (192) , where the setpoint of the barostatic pressure control from the input pressure of the medium at the flow reactor (101) is determined. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Bestrahlungskammer (8, 9, 39, 49, 109, 111, 209, 211, 309, 311, 509, 511) mit einem über den Strömungsquerschnitt wirksamen Ausgleichselement (13, 15, 71, 154, 155, 254, 255, 354, 355) für das Strömungsprofil versehen ist.24. Device according to one of claims 9 to 23, characterized in that at least one radiation chamber (8, 9, 39, 49, 109, 111, 209, 211, 309, 311, 509, 511) with an effective compensation element over the flow cross section (13, 15, 71, 154, 155, 254, 255, 354, 355) is provided for the flow profile. 25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußreaktor (41, 101, 201, 301) ausgangsseitig mit einem Strömungsteiler (403, 420) versehen ist, dessen einer Ausgang (423) an die Entnahmeleitung (405) und dessen zweiter Ausgang (422) unter Zwischenschaltung einer Rücklauf-Förderpumpe (409) und eines Rückschlagventils (410) an den Eingang (91; 147, 152; 224, 247; 324, 329) des Durchflußreaktors (41, 101, 201, 301) angeschlossen ist.25. The device according to one of claims 12 to 24, characterized in that the flow reactor (41, 101, 201, 301) is provided on the output side with a flow divider (403, 420), an outlet (423) to the extraction line (405) and its second outlet (422) with the interposition of a return feed pump (409) and a check valve (410) at the inlet (91; 147, 152; 224, 247; 324, 329) of the flow reactor (41, 101, 201, 301 ) connected. 26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklauf-Förderpumpe (409) in ihrer Förderleistung einstellbar ist.26. The apparatus according to claim 25, characterized in that the return feed pump (409) is adjustable in its delivery rate. 27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung eine einstellbare Strömungsdrossel aufweist.27. The apparatus according to claim 25, characterized in that the return line has an adjustable flow restrictor. 28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle von mindestens einer antimondotierten Xenon-Hochdrucklampe, die eine starke Emission im Wellenlängenbereich von 260 bis 280 nm besitzt, gebildet ist.28. Device according to one of claims 9 to 27, characterized in that the radiation source is formed by at least one antimony-doped xenon high-pressure lamp which has a strong emission in the wavelength range from 260 to 280 nm. 29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle zusätzlich mindestens eine Quecksilberdampflampe aufweist..29. The device according to claim 28, characterized in that the radiation source additionally has at least one mercury vapor lamp. 30. Vorrichtung nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle mindestens einen gewendelten Strahler enthält.30. The device according to claim 28 or 29, characterized in that the radiation source contains at least one coiled radiator. 31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (24) im Inneren des Durchflußreaktors (101, 171, 201, 501) in achsnaher Stellung angeordnet ist.31. The device according to any one of claims 13 to 28, characterized in that the radiation source (24) in the interior of the flow reactor (101, 171, 201, 501) is arranged in a position close to the axis. 32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17 und 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle mindestens 4 achsparallel und symmetrisch zwischen dem Durchflußreaktor (301, 301A) und einem diesen umgebenden Reflektorsystem angeordnete Strahler (6, 24) aufweist.32. Device according to one of claims 13 to 17 and 22 to 30, characterized in that the radiation source has at least 4 axially parallel and symmetrically arranged between the flow reactor (301, 301A) and a reflector system surrounding this emitter (6, 24). 33. Vorrichtung nach Anspruch 31 und 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der die Strahlungsquelle bildenden Strahler (6, 24) im Inneren des Durchflußreaktors und ein anderer Teil der Strahler (6, 24), mindestens 4, achsparallel und symmetrisch zwischen dem Durchflußreaktor und einem diesen umgebenden Reflektorsystem angeordnet sind.33. Apparatus according to claim 31 and 32, characterized in that a part of the radiation source forming the emitter (6, 24) inside the flow reactor and another part of the emitter (6, 24), at least 4, axially parallel and symmetrical between the flow reactor and a reflector system surrounding them are arranged. 34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß eine antimondotierte Xenon-Hochdrucklampe mindestens im Inneren des Durchflußreaktors angeordnet ist.34. Apparatus according to claim 33, characterized in that an antimony-doped xenon high-pressure lamp is arranged at least in the interior of the flow reactor. 35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußsteuermittel eine Strömungsdrossel aufweisen.35. Device according to one of claims 9 to 34, characterized in that the flow control means have a flow restrictor. 36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß eine einstellbare Strömungsdrossel vorgesehen ist.36. Apparatus according to claim 35, characterized in that an adjustable flow throttle is provided. 37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußsteuermittel einen vom Eingangsdruck unabhängigen Durchflußbegrenzer (12)-aufweisen.37. Device according to one of claims 9 to 34, characterized in that the flow control means have a flow limiter (12) which is independent of the inlet pressure. 38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußsteuermittel eine Pumpe (450) mit einstellbarer Förderleistung aufweisen.38. Device according to one of claims 9 to 34, characterized in that the flow control means have a pump (450) with adjustable delivery rate. 39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung für die Pumpe (450) mit einstellbarer Förderleistung vorgesehen ist, die mit einem von der Überwachungseinrichtung mit Sollwerteinstellung ausgehenden Steuersignal beaufschlagt ist.39. Apparatus according to claim 38, characterized in that a control device for the pump (450) is provided with adjustable delivery rate, which is acted upon by a control signal emanating from the monitoring device with setpoint adjustment. 40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Leistungsverstärker (455) und einen von dem Pumpenmotor (451) angetriebe- . nen Tachogenerator (452) aufweist und daß das Tachogeneratorsignal dem Steuersignal der Überwachungseinrichtung am Eingang des Leistungsverstärkers (455) entgegengeschaltet ist.40. Apparatus according to claim 39, characterized in that the control device is a power amplifier (455) and one of the pump motor (451) driven. NEN tachometer generator (452) and that the tachometer generator signal is connected to the control signal of the monitoring device at the input of the power amplifier (455).
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