Reactor para el tratamiento de UV.

Un dispositivo de tratamiento de fluidos que comprende:

a. un reactor para tratar un flujo de fluido, teniendo dicho reactor una entrada de fluido

(12), una salida de fluido (14) y al menos una cámara (13) entre aquellas; y

b, al menos un primer (15a, 16a) y un segundo (16a, 16b) pares de fuentes UV dispuestas en dicha cámara (13), comprendiendo cada par de fuentes UV una fuente UV superior (15a, 16a) e inferior (15b, 16b), en el que dichas fuentes superior e inferior de dicho primer par (15a, 15b) de dichas fuentes UV están situadas con un vano mayor que el vano entre dichas fuentes UV superior e inferior de dicho un segundo par (16a, 16b) de fuentes UV, estando situado de dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV adyacente a dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV aguas arriba o aguas abajo del flujo de fluido, estando situados dichos primer (15a, 15a) y segundo (16a, 16b) pares de fuentes UV sustancialmente en perpendicular a la dirección del flujo de fluido y todas las fuentes UV (15a, 15b, 16a, 16b, 18a, 18b, 25a, 25b, 26a, 26b, 28) están dispuestas en una configuración en V.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2007/083411.

Solicitante: CALGON CARBON CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 500 CALGON DRIVE PITTSBURGH, PA 15230 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: BIRCHER, KEITH, G.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/32 (por luz ultravioleta)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > PROCEDIMIENTOS O APARATOS PARA ESTERILIZAR MATERIALES... > Procedimientos o aparatos para desinfectar o esterilizar... > A61L2/10 (Ultravioleta)

PDF original: ES-2467100_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Reactor para el tratamiento de UV

Campo de la invención La presente invención se refiere a un aparato para tratar fluidos con luz ultravioleta (“UV”) y, en particular, proporciona un aparato que distribuye de manera eficiente una dosis UV para obtener una efectividad de tratamiento aumentada.

Antecedentes de la invención El uso de radiación UV para desactivar microorganismos en un fluido es conocido. Hay varios tipos de sistemas UV que incluyen aquellos que están presurizados, semipresurizados o no presurizados. Tales sistemas, en general, rely on lámparas situadas en filas sumergidas en el fluido a ser tratado, tal como agua potable. Con independencia del tipo de sistema UV, es importante entregar tan cerca como sea posible de una cantidad igual de luz UV (dosis o fluencia) a todo el fluido que fluye a través del sistema para desactivar todos los microorganismos. Esta dosis o fluencia es igual al producto de la intensidad por el tiempo. Según pasan los microorganismos a través del sistema UV son sometidos a un rango de intensidades UV y tiempos que dan como resultado una distribución de las dosis. Idealmente, la luz UV y el flujo están distribuidos uniformemente a través del reactor UV dando como resultado que todos los microorganismos reciben la misma dosis. El objeto al diseñar reactores UV es obtener una distribución de dosis estrecha en donde todos los elementos del fluido están expuestos tan cerca como sea posible a esta dosis ideal.

Para alcanzar tal distribución de dosis ideal, algunos sistemas tienen filas sucesivas desviadas de lámparas UV se forma que el fluido pasa a través de espacios entre las lámparas de la primera fila y hace contacto con las lámparas de la segunda fila. No obstante, una preocupación en tales sistemas es la absorción de luz UV por lámparas adyacentes porque la luz no puede pasar aguas arriba y aguas abajo sin obstrucción. Este método puede, también, imponer pérdida de carga más elevada y requerir más lámparas, no obstante de potencia inferior.

Reactores de tratamiento UV que tienen filas sucesivas de lámparas UV están descritos en los documentos de patente europea EP-A-893411, de EE.UU. US-A- 2005/0023482 e internacional WO-A-2005/087277.

Otro método para asegurar que el fluido que fluye está sometido a un rango de intensidades UV es colocar un deflector plano paralelo a las lámparas. El documento de patente de EE.UU. US-A-2005/0092932 describe un reactor de tratamiento UV que tiene deflectores. En algunos métodos se sitúan deflectores entre cada juego de lámparas UV. Los deflectores dirigen el fluido para pasar relativamente cerca de la lámpara o lámparas. Este método de como resultado una mayor caída de presión a través del reactor y deja zonas detrás de los deflectores con un flujo bajo o virtualmente sin flujo lo que da como resultado dosis elevadas en estas áreas, especialmente cuando la transmitancia UV del agua es elevada. Por ello se hace difícil diseñar un rector que obtenga una distribución de dosis estrecha sobre todo el rango de transmitancias UV del agua que el reactor está llamado a tratar.

Otros sistemas, sitúan lámparas en una formación predominantemente circular para mejorar la distribución de dosis UV (según se muestra, por ejemplo, en la figura 3a) . Sin embargo, incluso en estos sistemas, y sistemas UV que usan patrones similares, hay áreas en las que el agua no recibe una exposición mínima al campo de intensidad de fluencias UV. Tales sistemas proporcionan una distribución de campo en la que algo del fluido recibe una dosis UV baja y otro fluido recibe una dosis elevada produciendo una distribución de dosis ancha y con ello el potencial para que microorganismos que reciban dosis inferiores atraviesen sin que sean desactivados.

Sistemas configurados con una formación circular de fuentes de luz UV pueden también tender a carecer de capacidad de regulación de las lámparas eficiente. Típicamente, los sistemas con formación circular requieren que los controles del sistema apaguen pares de lámparas, más bien que lámparas individualmente, pata mantener la simetría tan cerca como sea posible a una distribución de dosis uniforme. Además, en la formación circular, el apagar dos lámparas da como resultado espacios vacíos de irradiación en la corriente de flujo en áreas en las que las lámparas están apagadas, si se compara con el flujo radiante emitido en áreas en las que las lámparas restantes pueden estar cerca unas a otras. La distribución de dosis no uniforme produce una eficiencia pobre y, en algunos casos, niveles de tratamiento inadecuados o agua sin tratar. Algunos sistemas anteriores requieren grandes unidades para administrar las dosis requeridas.

Así, hay una necesidad de eliminar los inconvenientes de la técnica anterior que incluyen los efectos indeseables de una distribución de dosis de tratamiento no uniforme. Además, es deseable proporcionar un reactor UV que tenga un diseño compacto, buena eficiencia de operación, regulación flexible eficiente cuando se apagan las lámparas y sea de coste bajo.

Resumen de la invención La presente invención se refiere a un aparato para tratar fluidos que comprende una carcasa que tiene una entrada de fluido, una salida de fluido y una cámara de reacción. La cámara de reacción contiene un conjunto de fuentes UV

dispuestas sustancialmente en paralelo entre ellas y sustancialmente en perpendicular a la dirección del flujo de fluido. El conjunto incluye, al menos, dos pares de fuentes, cada uno de los pares está colocado en un plano perpendicular a la dirección del flujo de fluido. Las fuentes del primer par de fuentes UV están situadas a una distancia entre ellas, o vano, una con respecto a la otra que es mayor que el vano entre las fuentes del segundo par de fuentes UV. El plano creado por las dos fuentes UV, una de cada uno de los primer y segundo pares que están situadas cerca de una pared común de la cámara de reacción (por ejemplo, fuentes UV superiores) , interseca con el plano creado por las fuentes UV opuestas (por ejemplo, fuentes UV inferiores) de los primer y segundo pares de fuentes UV. Pueden añadirse al conjunto uno o más pares de fuentes UV subsiguientes situados a lo largo de cualquiera de los planos que intersecan y una fuente UV única puede ser colocada en la línea en la que los planos intersecan. Uno o más conjuntos de fuentes UV adicionales pueden estar contenidos en la cámara y una o más cámaras que contienen cada una uno o más conjuntos de fuentes UV pueden formar un reactor UV. Opcionalmente, deflectores superior e inferior están situados aguas arriba de y adyacentes a las fuentes UV más superiores e inferiores, es decir, el par que está más cerca de la pared del reactor. Los términos “superior” e “inferior” se refieren únicamente a la situación de las fuentes y deflectores con respecto a su orientación en el reactor según se muestra en los dibujos adjuntos y de ningún modo se pretende que limiten su posición en un reactor orientado de manera diferente. Por ejemplo, las fuentes UV y los respectivos deflectores pueden estar orientados con respecto a paredes laterales opuestas.

De esta manera, la presente invención representa un avance sustancial sobre los dispositivos de tratamiento UV anteriores. Una realización de la invención ofrece la ventaja de un reactor UV para tratamiento de agua que es eficiente en diseño, flexible en operación y de coste relativamente bajo. Otra ventaja de la invención es proporcionar un conjunto de fuentes UV en el que las fuentes UV están dispuestas para proporcionar una dosis generalmente uniforme de luz UV que está siendo emitida a través de las sección transversal del reactor, obteniendo con ello una dosis generalmente uniforme, o distribución... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo de tratamiento de fluidos que comprende:

a. un reactor para tratar un flujo de fluido, teniendo dicho reactor una entrada de fluido (12) , una salida de fluido (14) y al menos una cámara (13) entre aquellas; y

b, al menos un primer (15a, 16a) y un segundo (16a, 16b) pares de fuentes UV dispuestas en dicha cámara (13) , comprendiendo cada par de fuentes UV una fuente UV superior (15a, 16a) e inferior (15b, 16b) , en el que dichas fuentes superior e inferior de dicho primer par (15a, 15b) de dichas fuentes UV están situadas con un vano mayor que el vano entre dichas fuentes UV superior e inferior de dicho un segundo par (16a, 16b) de fuentes UV, estando situado de dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV adyacente a dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV aguas arriba o aguas abajo del flujo de fluido, estando situados dichos primer (15a, 15a) y segundo (16a, 16b) pares de fuentes UV sustancialmente en perpendicular a la dirección del flujo de fluido y todas las fuentes UV (15a, 15b, 16a, 16b, 18a, 18b, 25a, 25b, 26a, 26b, 28) están dispuestas en una configuración en V.

2. Un dispositivo de tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo comprende, además, dos deflectores (20a, 20b) fijados a paredes opuestas de dicha cámara (13) , un deflector superior (20a) dispuesto por encima de y adyacente a la fuente UV (15a) superior de dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV y un deflector inferior (20b) situado por debajo de y adyacente a la fuente UV (15b) inferior de dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV.

3. Un dispositivo de tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo comprende, además, una fuente UV (18) única adicional situada aguas arriba o aguas abajo de dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV y opuesto a dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV a una distancia de dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV que es aproximadamente igual a la distancia entre dichos primer (15a, 15b) y segundo (16a, 16b) pares de fuentes UV.

4. Un dispositivo de tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo comprende, además, un tercer par (18a, 18b) de fuentes UV que comprende una fuente UV superior (18a) y una inferior (18b) y que está situado aguas arriba o aguas abajo de dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV, y opuesto a dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV a una distancia de dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV que es aproximadamente igual a la distancia entre dichos primer (15a, 15b) y segundo (16a, 16b) pares de fuentes UV, un vano entre dichas fuentes UV superior (18a) e inferior (18b) de dicho tercer par (18a, 18b) de fuentes UV menor que el vano entre dichas fuentes UV superior (16a) e inferior (16b) de dicho segundo par (16a, 16b de fuentes UV) .

5. Un dispositivo de tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el vano entre las fuentes superior e inferior de dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV es aproximadamente un tercio del vano entre las fuentes superior e inferior de dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV.

6. Un dispositivo de tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el vano entre las fuentes superior e inferior de dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV es aproximadamente la mitad del vano entre las fuentes superior e inferior de dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV.

7. Un dispositivo de tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el vano entre las fuentes superior (16a) e inferior (16b) de dicho segundo par de fuentes UV es aproximadamente tres quintos del vano entre las fuentes superior (15a) e inferior (15b) de dicho primer par, de fuentes UV y el vano entre las fuentes superior (18a) e inferior (18b) de dicho tercer par de fuentes UV es aproximadamente un quinto del vano entre las fuentes superior (15a) e inferior (15b) de dicho primer par de fuentes UV.

8. Un dispositivo de tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el vano entre las fuentes superior e inferior de dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV es aproximadamente dos tercios del vano entre las fuentes superior e inferior de dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV y el vano entre las fuentes superior e inferior de dicho tercer par (18a, 18b) de fuentes UV es aproximadamente un tercio del vano entre las fuentes superior e inferior de dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV.

9. Un dispositivo de tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichas fuentes UV comprenden lámparas UV de media presión, lámparas UV de baja presión, lámparas UV pulsantes, diodos emisores de luz UV, o una combinación de los mismos.

10. Un dispositivo de tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo comprende, además, un conjunto de fuentes UV que incluye al menos dos pares de fuentes UV, un primer par (15a, 15b) de dichas fuentes UV en el que dichas fuentes están situadas una con respecto a la otra con un vano mayor que el vano entre las fuentes UV de dicho segundo par (16a, 16b) de dichas fuentes UV estando situadas dichas fuentes UV sustancialmente en perpendicular al flujo de fluido.

11. Un dispositivo de tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la distancia entre dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV y dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV está en el rango de unas 0’2 a 1’5 veces el incremento en el vano desde dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV hasta dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV.

12. Un dispositivo de tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que un plano creado por las fuentes UV superiores (15a, 16a) de dichos primer y segundo pares de fuentes UV interseca con un plano creado por las fuentes inferiores (15b, 16b) de dichos primer y segundo pares de fuentes UV interseca en ángulos de desde unos 40 hasta 140 grados.

13. Un dispositivo de tratamiento de fluidos de acuerdo con la reivindicación 2, en el que cada uno de dichos deflectores (20a, 20b) está angulado en unos 20 hasta unos 90 grados desde una pared opuesta de la cámara de reacción.

14. Un método para tratar un flujo de fluido que usa un dispositivo de tratamiento de fluidos que comprende el entrar dicho fluido en una cámara (13) y exponer dicho fluido a al menos un primer (15a, 15b) y segundo (16a, 16b) pares de fuentes UV dispuestos en dicha cámara (13) , comprendiendo cada uno de los pares de fuentes UV una fuente UV superior (15a, 16a) y una inferior (15b, 16b) , en el que dichas fuentes superior e inferior de dicho primer par (15a, 15 15b) de dichas fuentes UV están situadas con un vano mayor que el vano entre dichas fuentes UV superior e inferior de dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV, estando situado de dicho segundo par (16a, 16b) de fuentes UV adyacente a dicho primer par (15a, 15b) de fuentes UV aguas arriba o aguas abajo del flujo de fluido, estando situados dichos primer y segundo pares de fuentes UV sustancialmente en perpendicular a la dirección del flujo de fluido y todas las fuentes UV (15a, 15b, 16a, 16b, 18, 18a, 18b, 25a, 25b, 26a, 26b, 28) están dispuestas en una configuración en V.

15. Un método para tratar un flujo de fluido que comprende hacer fluir el fluido a través del dispositivo de tratamiento de fluidos descrito en la reivindicación 3 y exponer dicho fluido a dichas fuentes UV, en el que uno, dos, tres, cuatro o cinco de dichas lámparas UV están funcionando.

16. Un método para tratar un flujo de fluido que comprende hacer fluir el fluido a través del dispositivo de

tratamiento de fluidos descrito en la reivindicación 4 y exponer dicho fluido a dichas fuentes UV y apagar uno o dos pares de dichas fuentes UV.