NL1041426B1

NL1041426B1 - Method and device for disinfecting water and wet surfaces.

Info

Publication number: NL1041426B1
Application number: NL1041426A
Authority: NL
Inventors: Jozef Jacques Mayer Mateo
Original assignee: Easymeasure B V
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2016-08-24
Also published as: NL1040874B1; NL1040874A; NL1041424B1; NL1041424A; NL1041426A

Abstract

Onderhavige vinding betreft een werkwijze en inrichting voor desinfectie van water en natte waterbevattende oppervlakken gekenmerkt door een lichtbron, een te desinfecteren waterbevattende vloeistof waarin zich tenminste een organische component bevindt uit de groep van fotochemicalien en een ultrasoon desinfectie-apparaat. De technologie volgens onderhavige vinding is onder andere geschikt voor desinfectie van drinkwater en afvalwater.The present invention relates to a method and device for disinfecting water and wet water-containing surfaces characterized by a light source, a water-to-be-disinfected liquid in which there is at least one organic component from the group of photochemicals and an ultrasonic disinfection device. The technology according to the present invention is suitable for, among other things, disinfecting drinking water and waste water.

Description

Werkwijze en inrichting voor desinfectie van water en natte oppervlakkenMethod and device for disinfecting water and wet surfaces

Inleidingpreface

Volgens stand der techniek wordt water gedesinfecteerd door behandeling van water met een of meerdere van de volgende technieken: 1. Toevoeging van aktief chloor, bijvoorbeeld door toevoeging van hypochloriet of door middel van in situ elektrolyse 2. Toevoeging van ozon 3. Blootstelling van het water aan UVC straling met een golflengte tussen 250 nm en 300 nm. 4. Blootstelling van het water aan ultrasone trillingen 5. Blootstelling van het water aan (hoogfrequente) wisselstromen Behandeling van water met aktief chloor heeft als nadeel dat schadelijke bijproducten worden gevormd. Behandeling van water met ozon heeft als nadeel dat deze techniek energie- en investeringsintensief is ten opzichte van andere desinfectietechnieken. Behandeling van water met UVC straling heeft als nadeel dat de UVC straling verstrooid of geabsorbeerd wordt door deeltjes (troebelheid) in de vloeistof. Dit gegeven is nadelig in combinatie met de noodzaak om de UVC bron (gasontladingslamp) in een kwartsbehuizing te plaatsen en deze kwartsbehuizing in de te desinfecteren vloeistof te plaatsen. Dit beperkt het ontwerp van UVC reaktoren met een groot straling overdragend oppervlak per liter te behandelen water. Een tweede nadeel van behandeling van water met UVC straling is dat er geen restaktiviteit van desinfecterende stoffen in het water aanwezig is, zodra het water niet meer bestraald wordt met de UVC bron. De toepassing van ultrasone trillingen en hoogfrequente wisselstromen voor desinfectie van water hebben beiden als nadeel dat deze technieken relatief veel energie verbruiken en moeilijk opschaalbaar zijn.According to the prior art, water is disinfected by treating water with one or more of the following techniques: 1. Addition of active chlorine, for example by addition of hypochlorite or by means of in situ electrolysis 2. Addition of ozone 3. Exposure of the water to UVC radiation with a wavelength between 250 nm and 300 nm. 4. Exposure of the water to ultrasonic vibrations 5. Exposure of the water to (high-frequency) alternating currents Treatment of water with active chlorine has the disadvantage that harmful by-products are formed. Treatment of water with ozone has the disadvantage that this technique is energy and investment intensive compared to other disinfection techniques. Treatment of water with UVC radiation has the disadvantage that the UVC radiation is scattered or absorbed by particles (turbidity) in the liquid. This fact is disadvantageous in combination with the need to place the UVC source (gas discharge lamp) in a quartz housing and to place this quartz housing in the liquid to be disinfected. This limits the design of UVC reactors with a large radiation-transmitting surface per liter of water to be treated. A second disadvantage of treating water with UVC radiation is that there is no residual activity of disinfectants in the water as soon as the water is no longer irradiated with the UVC source. The use of ultrasonic vibrations and high-frequency alternating currents for water disinfection both have the disadvantage that these techniques use relatively much energy and are difficult to scale up.

Door een combinatie van de desinfectietechnieken 1 t/m 5 toe te passen kan een synergetische werking worden verkregen i.e., kan ervoor worden gezorgd dat de hoeveelheid energie die nodig is per m3 te desinfecteren water lager is dan in de situatie dat een van deze 5 technieken afzonderlijk wordt toegepast en dat is al een verbetering ten opzichte van toepassing van elk van de technieken afzonderlijk die door verschillende marktpartijen wordt toegepast.By applying a combination of the disinfection techniques 1 to 5, a synergistic effect can be obtained, it can be ensured that the amount of energy required per m3 of water to be disinfected is lower than in the situation that one of these 5 techniques is applied separately and that is already an improvement on the application of each of the techniques applied separately by different market parties.

Een techniek die volop in ontwikkeling is betreft de productie van UVC straling door middel van LED (Light Emitting Diode) technologie. Volgens stand der techniek is het mogelijk om door middel van LED technologie UVC straling in het gebied van 250 nm to 270 nm te produceren maar de energie-efficiency van dergelijke LEDs is nog te laag, de levensduur van deze LEDs nog te kort en de prijs van deze LEDs is nog te hoog om toepassing van UVC LED technologie op grote schaal commercieel haalbaar te maken.A technology that is in full development involves the production of UVC radiation through LED (Light Emitting Diode) technology. According to the state of the art, it is possible to produce UVC radiation in the range of 250 nm to 270 nm by means of LED technology, but the energy efficiency of such LEDs is still too low, the lifespan of these LEDs still too short and the price of these LEDs is still too high to make the application of UVC LED technology commercially feasible on a large scale.

In tegenstelling tot UVC LEDs, is de energie-efficiency van LEDs die licht produceren in het zichtbare gebied i.e., in het gebied van ca 380 nm tot ca 780 nm zeer hoog, de kostprijs van deze LEDs laag en de levensduur van de LEDs lang i.e., meestal langer dan 50.000 uur. Door de stormachtige ontwikkeling van de LED technologie in de afgelopen 10 jaar is nu een scale aan LEDs verkrijgbaar die licht produceren met een specifieke golflengte in het zichtbare gebied. Anders gezegd, is er voor elke golflengte in het zichtbare gebied wel e„en efficient commercieel verkrijgbaar LED type te vinden i.e., een LED met een emissiepiek bij die gewenste golflengte. Dit is ook de reden van een recente ontwikkeling om LED technologie toe te passen als lichtbron in sensors. Door bijvoorbeeld een array van LEDs toe te passen die elk licht van een bepaalde golflengte produceren, kan een spectrofotometer worden verkregen. Helaas is de efficiency van zichtbaar licht (en ook UVA straling) voor desinfectiedoeleinden zeer beperkt en wordt desinfectie van water met LEDs die straling produceren in het zichtbare gebied vanwege gebrek aan efficiency in de praktijk niet toegepast.In contrast to UVC LEDs, the energy efficiency of LEDs that produce light in the visible area ie, in the range of approximately 380 nm to approximately 780 nm, is very high, the cost of these LEDs low and the service life of the LEDs long ie , usually longer than 50,000 hours. Due to the stormy development of LED technology over the past 10 years, a scale of LEDs is now available that produce light with a specific wavelength in the visible area. In other words, for each wavelength in the visible range, an efficient and commercially available LED type can be found, i.e. an LED with an emission peak at that desired wavelength. This is also the reason for a recent development to use LED technology as a light source in sensors. For example, by applying an array of LEDs that produce each light of a certain wavelength, a spectrophotometer can be obtained. Unfortunately, the efficiency of visible light (and also UVA radiation) for disinfection purposes is very limited and disinfection of water with LEDs that produce radiation in the visible area is not applied in practice due to lack of efficiency.

De technologie volgens onderhavige vinding maakt het mogelijk om LEDs die licht in het zichtbare gebied produceren toe te passen voor desinfectie van water. Door een slimme combinatie van een aantal technieken wordt een zowel een energie-efficiente als kostenefficiënte (lage investeringskosten, weinig onderhoud) en betrouwbare desinfectiemethode verkregen.The technology according to the present invention makes it possible to use LEDs that produce light in the visible area for water disinfection. A smart combination of a number of techniques results in both an energy-efficient and cost-efficient (low investment costs, low maintenance) and reliable disinfection method.

Beschrijving van de technologie volgens onderhavige vindingDescription of the technology according to the present invention

Volgens een eerste aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit tenminste een LED en bij voorkeur een array van LEDs. Onder een array van LEDs wordt in deze aanvrage verstaan: een aantal LEDs die elk licht met dezelfde specifieke golflengte uitstralen en / of een aantal LEDs of groepen van LEDs die licht met verschillende golflengten uitstralen.In a first aspect, the technology according to the present invention consists of at least one LED and preferably an array of LEDs. In this application an array of LEDs is understood to mean: a number of LEDs that each emit light with the same specific wavelength and / or a number of LEDs or groups of LEDs that emit light with different wavelengths.

Volgens een tweede aspect bestaat de technologie volgens onderhavige vinding uit tenminste een en bij voorkeur meerdere chemische verbindingen uit de groep van fotochemicalien (photosensitizers). In deze aanvrage wordt onder de groep van fotochemicalien verstaan: stoffen die licht met een golflengte in het zichtbare gebied i.e., met een golflengte van circa 380 nm tot circa 780 nm of nabij het zichtbare gebied i.e., UVA straling met een golflengte van circa 315 nm tot circa 400 nm. Niet limiterende voorbeelden van dergelijke fotochemicalien zijn methyleenblauw en erythrosine. Deze stoffen kunnen licht met en specifieke golflengte in het zichtbare gebied absorberen en de vorming van desinfecterende chemicaliën, waaronder maar niet beperkt tot, atomaire zuurstof bewerkstelligen.According to a second aspect, the technology according to the present invention consists of at least one and preferably several chemical compounds from the group of photochemicals (photosensitizers). In this application, the group of photochemicals is understood to mean: substances that contain light with a wavelength in the visible region, with a wavelength of approximately 380 nm to approximately 780 nm or near the visible region, UVA radiation with a wavelength of approximately 315 nm up to approximately 400 nm. Non-limiting examples of such photochemicals are methylene blue and erythrosine. These substances can absorb light with a specific wavelength in the visible area and cause the formation of disinfecting chemicals, including but not limited to, atomic oxygen.

De kern van de technologie volgens onderhavige vinding bestaat uit het behandelen van te desinfecteren water door aan dit water een zeer lage concentratie fotochemicalien toe te voegen en het water vervolgens te behandelen met met licht dat wordt verkregen uit een array van LEDs die licht produceren met een golflengte in het zichtbare gebied en / of in het UVA gebied. Voor de volledigheid wordt opgemerkt dat ook UVA gasontladingslampen of halogeenlampen in combinatie met de technologie volgens onderhavige vinding kunnen worden toegepast.The core of the technology according to the present invention consists of treating water to be disinfected by adding a very low concentration of photochemicals to this water and then treating the water with light obtained from an array of LEDs that produce light with a wavelength in the visible region and / or in the UVA region. For the sake of completeness, it is noted that also UVA gas discharge lamps or halogen lamps can be used in combination with the technology according to the present invention.

Alvorens in detail te treden over de specifieke uitvoeringsvormen die toepassing van de technologie volgens onderhavige vinding mogelijk maken, wordt eerst een aantal voordelen van kern van de technologie volgens onderhavige vinding opgesomd: 1. Het licht, i.e., de elektromagnetische straling, die aan het water overgedragen dient te worden heeft bij voorkeur een golflengte in het gebied van 350 nm tot 780 nm. Ten opzichte van UVC straling brengt dit het grote voordeel met zicht mee dat zowel glas als bijvoorbeeld PMMA kunststof transparant zijn in dit golflengtegebied. Hierdoor is het mogelijk om van buitenaf LED licht in de reaktor in te brengen (door middel van een transparante reaktorwand waarop de LEDs worden gemonteerd). 2. De fotochemicalien zijn werkzaam bij een zeer lage concentratie i.e., concentraties in de ordegrootte van ppm i.e., enkele mg fotochemicalie per liter en er zijn onschadelijke en zelfs foodgrade chemicaliën commercieel verkrijgbaar. 3. Licht van verschillende golflengten kan tegelijkertijd door de reaktor worden gestuurd en er kunnen lage concentraties van een mengsel van fotochemicalien aan het te behandelen water worden toegevoegd. Hiermee wordt het mogelijk om een scala aan micro-organismen tegelijkertijd te doden. 4. Een onverwacht groot voordeel ten opzichte van UVC desinfectie blijkt te zijn dat er nog desinfecterende restaktiviteit in de vloeistof aanwezig is nadat de vloeistof de reaktor heeft verlaten (en dus niet meer blootgesteld wordt aan het LED licht). Zonder dat dit enige invloed heeft op de reikwijdte van het octrooi heeft de uitvinder de volgende hypothese voor dit verschijnsel: Tijdens de LED desinfectie worden oxiderende stoffen gevormd die niet momentaan wegreageren zodra de vloeistof de reaktor verlaat. 5. Hoewel fotochemicalien relatief complexe organische molekulen zijn, zijn ze eenvoudig en bij lage concentratie detecteerbaar door middel van spectroscopie in het zichtbare gebied. De fotochemicalien volgens de definitie in onderhavige vinding zijn er immers op geselecteerd om efficient licht in het zichtbare gebied te absorberen. Een groot voordeel hiervan is dat de dosering van de fotochemicalien via een feedback loop kan worden geoptimaliseerd door aan de uitgang van de reaktor de concentratie niet omgezette fotochemicalie te meten. Deze werkwijze maakt nadrukkelijk deel uit van de technologie volgens onderhavige vinding. Essentieel voor de efficiency van de technologie volgens onderhavige vinding zijn de specifieke uitvoeringsvormen die het mogelijk maken het licht op efficiënte wijze over te dragen naar het te behandelen water en / of efficient te benutten. Deze specifieke uitvoeringsvormen worden nu beschreven en maken nadrukkelijk deel uit van de technologie volgens onderhavige vinding.Before going into detail about the specific embodiments that enable application of the technology according to the present invention, a number of advantages of the core of the technology according to the present invention are first listed: 1. The light, ie the electromagnetic radiation, which flows to the water to be transmitted preferably has a wavelength in the range of 350 nm to 780 nm. Compared to UVC radiation, this brings with it the great advantage that both glass and, for example, PMMA plastic are transparent in this wavelength range. This makes it possible to introduce LED light into the reactor from the outside (by means of a transparent reactor wall on which the LEDs are mounted). 2. The photochemicals are effective at a very low concentration, i.e., concentrations in the order of ppm, a few mg of photochemistry per liter, and harmless and even food grade chemicals are commercially available. 3. Light of different wavelengths can be sent through the reactor at the same time and low concentrations of a mixture of photochemicals can be added to the water to be treated. This makes it possible to kill a range of microorganisms at the same time. 4. An unexpectedly large advantage over UVC disinfection appears to be that there is still residual disinfecting activity in the liquid after the liquid has left the reactor (and is therefore no longer exposed to the LED light). Without this having any influence on the scope of the patent, the inventor has the following hypothesis for this phenomenon: During the LED disinfection, oxidizing substances are formed which do not react immediately when the liquid leaves the reactor. 5. Although photochemicals are relatively complex organic molecules, they are easily and at low concentration detectable by spectroscopy in the visible area. After all, the photochemicals according to the definition in the present invention are selected for efficiently absorbing light in the visible area. A major advantage of this is that the dosing of the photochemicals can be optimized via a feedback loop by measuring the concentration of unreacted photochemistry at the outlet of the reactor. This method is explicitly part of the technology according to the present invention. Essential to the efficiency of the technology according to the present invention are the specific embodiments that make it possible to efficiently transfer the light to the water to be treated and / or to use it efficiently. These specific embodiments are now described and explicitly form part of the technology according to the present invention.

In een eerste uitvoeringsvorm wordt een reaktor in de vorm van een geometrische balk toegepast. Bij voorkeur wordt de reaktor gebouwd door verlijming van stroken kunststof die doorlaatbaar zijn voor UVA en zichtbaar licht (zoals PM MA) en / of door verlijming van stroken glas. Opgemerkt wordt dat met name kunststoffen, die in de tuinbouw in kassen worden toegepast vanwegen UVA doorlaatbaarheid, en glas dat in de tuinbouw wordt toegepast, uitermate geschikt zijn als constructiemateriaal van de reaktorwand. Vervolgens worden stroken of vlakken van power LEDs op het transparante deel van de reaktor aangebracht. Het licht wordt dus van buitenaf, door de transparante reaktorwand, in de reaktor gebracht. De reaktor bevat bij voorkeur een vloeistof inlaat aan de onderkant en een vloeistofuitlaat aan de bovenkant en is bij voorkeur verticaal opgesteld (axiale coördinaat van de balk i.e., loodrecht op de vloer). De reaktor wordt bij voorkeur van beneden naar boven doorstroomd met het te desinfecteren water. Alvorens het water in de reakor wordt gepompt, wordt tenminste een fotochemicalie aan het te desinfecteren water toegevoegd. Bij voorkeur worden 2 of meer fotochemicalien aan het te desinfecteren water toegevoegd. De verblijftijd in de reaktor wordt bij voorkeur ingesteld op minder dan 10 minuten, meer bij voorkeur op minder dan 20 minuten en meer dan 10 minuten en het meest bij voorkeur op minder dan 1 uur en meer dan 20 minuten. Bij voorkeur wordt de reaktor in propstroom doorstroomd zodat een betrouwbare desinfectie wordt verkregen aangezien in dat geval de verblijftijd van elk vloeistofelementje in de reaktor even lang is. Om dat te bevorderen wordt de reaktor bij voorkeur gevuld met glazen knikkers en / of glazen rashig ringen en / of andere glazen pakknig en / of transparante kunststof knikkers en / of transparante kunststof deeltjes en / of andere kunststof pakking.In a first embodiment, a reactor in the form of a geometric beam is used. The reactor is preferably built by gluing strips of plastic that are permeable to UVA and visible light (such as PM MA) and / or by gluing strips of glass. It is noted that in particular plastics that are used in horticulture in greenhouses because of UVA permeability, and glass that is used in horticulture, are extremely suitable as construction material for the reactor wall. Strips or surfaces of power LEDs are then applied to the transparent part of the reactor. The light is thus introduced into the reactor from the outside through the transparent reactor wall. The reactor preferably contains a liquid inlet at the bottom and a liquid outlet at the top and is preferably arranged vertically (axial coordinate of the beam, i.e. perpendicular to the floor). The reactor is preferably flowed through from bottom to top with the water to be disinfected. Before the water is pumped into the reactor, at least one photochemical is added to the water to be disinfected. Preferably 2 or more photochemicals are added to the water to be disinfected. The residence time in the reactor is preferably set to less than 10 minutes, more preferably to less than 20 minutes and more than 10 minutes and most preferably to less than 1 hour and more than 20 minutes. The reactor is preferably flowed through in plug flow so that a reliable disinfection is obtained since in that case the residence time of each liquid element in the reactor is the same. To promote this, the reactor is preferably filled with glass marbles and / or glass race rings and / or other glass-packed and / or transparent plastic marbles and / or transparent plastic particles and / or other plastic gaskets.

In een tweede uitvoeringsvorm wordt methyleenblauw als fotochemicalie toegepast in een concentratiegebied van bij voorkeur 0.05 mg per liter te desinfecteren water tot 50 mg per liter te desinfecteren water en worden LEDs toegepast die licht uitstralen met een golflengte van 660 nm plus of min 10 nm. Bij deze golflengte heeft methyleenblauw een sterke absorptiepiek. Het LED vermogen (in termen van elektrisch vermogen dat door de vermogens LEDs wordt opgenomen bedraagt bij voorkeur circa 400 Watt per m2 axiaal wandoppervlak van de reaktor indien de reaktorconfiguratie in de eerste uitvoeringsvorm wordt gekozen. Opgemerkt wordt dat aanzienlijk hogere vermogens of lagere vermogens ook effectief kunnen zijn en dat de balans tussen verblijftijd en vermogen van de LED lampen per applicatie verschilt en geoptimaliseerd kan worden. Bij voorkeur worden ook een tweede groep LEDs gebruikt die licht met een golflengte in het gebied van 350 nm tot 470 nm in de reaktor brengen.In a second embodiment, methylene blue is used as photochemistry in a concentration range of preferably 0.05 mg per liter of water to be disinfected to 50 mg per liter of water to be disinfected and LEDs are used that emit light with a wavelength of 660 nm plus or minus 10 nm. At this wavelength, methylene blue has a strong absorption peak. The LED power (in terms of electrical power absorbed by the power LEDs is preferably about 400 watts per m2 axial wall surface of the reactor if the reactor configuration is selected in the first embodiment. It is noted that considerably higher powers or lower powers are also effective and that the balance between residence time and power of the LED lamps differs per application and can be optimized A second group of LEDs is preferably also used which bring light with a wavelength in the range of 350 nm to 470 nm into the reactor.

In een derde uitvoeringsvorm wordt erythrocine als fotochemicalie toegepast. Bij voorkeur wordt erythrocine toegepast bij een concentratie van 0.05 mg per liter tot 50 mg per liter.In a third embodiment, erythrocine is used as photochemistry. Erythrocine is preferably used at a concentration of 0.05 mg per liter to 50 mg per liter.

De LEDs die worden toegepast produceren bij voorkeur blauw licht met een golflengte van 470 nm. Het LED vermogen (in termen van elektrisch vermogen dat door de vermogens LEDs wordt opgenomen) bedraagt bij voorkeur circa 400 Watt per m2 axiaal wandoppervlak van de reaktor indien de reaktorconfiguratie in de eerste uitvoeringsvorm wordt gekozen. Opgemerkt wordt dat aanzienlijk hogere vermogens of lagere vermogens ook effectief kunnen zijn en dat de balans tussen verblijftijd en vermogen van de LED lampen per applicatie verschilt en geoptimaliseerd kan worden. Voor een specialist in het vakgebied van waterdesinfectie en waterkwaliteit zal duidelijk zijn dat naast erythrocyine en methyleenblauw ook andere fotochemicalien uitermate geschikt zijn voor toepassing in combinatie met de technologie volgens onderhavige vinding. De technologie volgens onderhavige vinding is dan ook geenszins beperkt tot toepassingen waarbij methyleenblauw of erythrocine als fotochemicalien worden toegepast.The LEDs that are used preferably produce blue light with a wavelength of 470 nm. The LED power (in terms of electrical power absorbed by the power LEDs) is preferably about 400 watts per m2 of axial wall area of the reactor if the reactor configuration is selected in the first embodiment. It is noted that considerably higher powers or lower powers can also be effective and that the balance between residence time and power of the LED lamps differs per application and can be optimized. It will be clear to a specialist in the field of water disinfection and water quality that in addition to erythrocyin and methylene blue, other photochemicals are also extremely suitable for use in combination with the technology according to the present invention. The technology according to the present invention is therefore by no means limited to applications in which methylene blue or erythrocine are used as photochemicals.

In een vierde uitvoeringsvorm worden zowel methyleenblauw als erythrocine als fotochemicalie toegepast (dus tegelijkertijd) en worden LEDs toegepast die licht produceren bij een golflengte van bij voorkeur 660 nm plus of min 100 nm en meer bij voorkeur 660 nm plus of min 100 nm (en bij voorkeur 400 Watt opgenomen elektrisch vermogen per m2 axiaal reaktoroppervlak) en LEDs die licht produceren bij een golflengte van bij voorkeur 470 nm plus of min 100 nm (400 Watt opgenomen elektrisch vermogen per m2 axiaal reaktoroppervlak). Voor de goede orde wordt opgemerkt dat het definiëren van lichtinbreng op basis van het opgenomen elektrisch vermogen van de toegepaste LEDs niet gebruikelijk is. Bij deze definitie wordt namelijk geen rekening gehouden met verschil in efficiency van de LEDs. Het blijkt echter dat de LEDs die licht van een specifieke golflengte produceren volgens stand der techniek geen grote verschillen in lichtopbrengst per Watt elektrisch vermogen hebben maar vaak wel een aanzienlijk verschillende stralingshoek.In a fourth embodiment, both methylene blue and erythrocine are used as photochemicals (i.e. simultaneously) and LEDs are used that produce light at a wavelength of preferably 660 nm plus or minus 100 nm and more preferably 660 nm plus or minus 100 nm (and at preferably 400 watts of electrical power consumed per m2 of axial reactor surface) and LEDs that produce light at a wavelength of preferably 470 nm plus or minus 100 nm (400 watts of electrical power consumed per m2 of axial reactor surface). For the sake of good order, it is noted that defining light input based on the absorbed electrical power of the applied LEDs is not common. This definition does not take into account the difference in efficiency of the LEDs. However, it appears that the LEDs that produce light of a specific wavelength according to the prior art do not have large differences in light output per watt of electrical power, but often have a considerably different beam angle.

Om verwarring te voorkomen en omdat het in deze octrooi-aanvrage om een ordegrootte van het toe te passen elektrisch vermogen gaat, wordt het opgenomen vermogen van de LEDs genoemd.To avoid confusion and because this patent application concerns an order of magnitude of the electrical power to be used, the power consumption of the LEDs is mentioned.

In een vijfde uitvoeringsvorm worden LED panelen die zogenaamde groeilampen voor planten bevatten toegepast. Een praktisch voorbeeld van een dergelijk LED paneel is een commercieel verkrijgbaar LED paneel met 119 LED lampen van 1 Watt. Het paneel heeft een oppervlak van 40 cm X 21 cm en in dit oppervlak bevinden zich LEDs die licht met 5 verschillende golflengten produceren: 660 nm, 630 nm, 610 nm, 460 nm en 380 nm. De verhouding in energie-opname van deze LEDs (gaande van hoge golflengte naar lage golflengte) = 79:6:14:18:2. Een zeer verrassend resultaat is dat dergelijke groeilampen zeer efficient in staat blijken te zijn om bacteriën te doden wanneer deze worden toegepast in combinatie met de technologie volgens onderhavige vinding. Toepassing van groeilampen en LED panelen met LEDs die licht van verschillende golflengten uitstralen maken nadrukkelijk deel uit van de technologie volgens onderhavige vinding. De verhouding van het LED vermogen van de verschillende LEDs in de groeilamp voor planten alsmede de golflengten van de LEDs in de toegepaste groeilamp maken nadrukkeiijke deel uit van de technologie volgens onderhavige vinding. De reikwijdte van de technologie volgens onderhavige vinding is hier echter geenszins toe beperkt.In a fifth embodiment, LED panels are used which contain so-called growth lamps for plants. A practical example of such an LED panel is a commercially available LED panel with 119 LED lamps of 1 Watt. The panel has a surface of 40 cm X 21 cm and in this surface there are LEDs that produce light with 5 different wavelengths: 660 nm, 630 nm, 610 nm, 460 nm and 380 nm. The ratio in energy consumption of these LEDs (going from high wavelength to low wavelength) = 79: 6: 14: 18: 2. A very surprising result is that such growth lamps prove to be very efficiently capable of killing bacteria when used in combination with the technology according to the present invention. Application of growth lamps and LED panels with LEDs that emit light of different wavelengths are emphatically part of the technology according to the present invention. The ratio of the LED power of the different LEDs in the plant growth lamp as well as the wavelengths of the LEDs in the growth lamp used form an important part of the technology according to the present invention. However, the scope of the technology according to the present invention is by no means limited to this.

In een zesde uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding toegepast op water dat humuszuren en / of ijzerionen en / of andere metaalonen of metaaloxiden bevat. Het blijkt dat water met humuszuren meestal fotochemicalien volgens de definitie in deze aanvrage bevat zodat toepassing van de technologie volgens onderhavige vinding tot desinfectie leidt zonder dat het noodzakelijk is om een extra fotochemicalie te doseren. Afhankelijk van de precieze samenstelling van het humuszuurhoudend water kan het nog steeds noodzakelijk zijn de desinfectie-efficiency te verhogen door een fotochemicalie bij te doseren.In a sixth embodiment, the technology of the present invention is applied to water containing humic acids and / or iron ions and / or other metalones or metal oxides. It appears that water with humic acids usually contains photochemicals according to the definition in this application, so that application of the technology according to the present invention leads to disinfection without it being necessary to dose an additional photochemical. Depending on the precise composition of the humic acid-containing water, it may still be necessary to increase the disinfection efficiency by adding a photochemical dose.

In een zevende uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding toegepast voor desinfectie van afvalwater. Daarbij wordt opgemerkt dat eerst getest wordt of het afvalwater reeds voldoende fotochemicalien bevat zodat toevoeging van methyleenblauw en / of erythrocine en / of andere fotochemicalien niet noodzakelijk zijn.In a seventh embodiment, the technology according to the present invention is used for disinfection of waste water. It is noted here that it is first tested whether the waste water already contains sufficient photochemicals, so that addition of methylene blue and / or erythrocine and / or other photochemicals are not necessary.

In een achtste uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding toegepast voor desinfectie van ziekenhuisafvalwater.In an eighth embodiment, the technology according to the present invention is used for disinfection of hospital waste water.

In een negende uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding toegepast voor desinfectie van drinkwater.In a ninth embodiment, the technology according to the present invention is used for disinfecting drinking water.

In een tiende uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding toegepast voor desinfectie van vloeistoffen in de voedingsmiddelenindustrie. Daarbij wordt opgemerkt dat veel voedingsmiddelen reeds fotochemicalien bevatten en dat voor zover dit niet het geval blijkt te zijn, food grade fotochemicalien kunnen worden toegevoegd.In a tenth embodiment, the technology of the present invention is used for disinfecting liquids in the food industry. It is noted that many foods already contain photochemicals and that, insofar as this does not appear to be the case, food grade photochemicals can be added.

In een elfde uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding toegepast voor desinfectie van vloeistoffen in de tuinbouw waaronder kassen.In an eleventh embodiment, the technology according to the present invention is used for disinfecting liquids in horticulture, including greenhouses.

In een twaalfde uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding toegepast voor desinfectie van vloeistoffen in de veeteelt, bijvoorbeeld ter desinfectie van drinkwater van vee.In a twelfth embodiment, the technology according to the present invention is used for disinfecting liquids in animal husbandry, for example for disinfecting drinking water from cattle.

In een dertiende uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding gecombineerd met ozondesinfectietechnologie. Dit kan worden gedaan door ozonhoudende lucht aan de reaktor te doseren.In a thirteenth embodiment, the technology of the present invention is combined with ozone disinfection technology. This can be done by dosing ozone-containing air to the reactor.

In een veertiende uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding gecombineerd met een gefluidiseerd bed inductiereaktor. Hiertoe worden LEDs die zichtbaar licht produceren in een inductiereaktor gebracht en middels inductie van elektrische energie voorzien. Aan de gefluidiseerd bed inductiereaktor wordt vervolgens een fotochemicalie toegevoegd. Onder inductiereaktor wordt een deze aanvrage een reaktor bedoeld zoals beschreven in het Nederlands octrooi NL1039616.In a fourteenth embodiment, the technology of the present invention is combined with a fluidized bed induction reactor. To this end, LEDs that produce visible light are introduced into an induction reactor and supplied with electrical energy through induction. A photochemical is then added to the fluidized bed induction reactor. By induction reactor, this application is understood to be a reactor as described in Dutch patent NL1039616.

In een vijftiende uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding gecombineerd met ultrasone desinfectietechnologie.In a fifteenth embodiment, the technology of the present invention is combined with ultrasonic disinfection technology.

In een zestiende uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding gecombineerd met hoogfrequente wisselstroom desinfectietechnologie (AC desinfectie zoals beschreven in NL1038114.In a sixteenth embodiment the technology according to the present invention is combined with high-frequency alternating current disinfection technology (AC disinfection as described in NL1038114.

In een zeventiende uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding gecombineerd met titaniumdioxidetechnologie door titaniumdioxide aan de reaktor toe te voegen.In a seventeenth embodiment, the technology of the present invention is combined with titanium dioxide technology by adding titanium dioxide to the reactor.

In een achttiende uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding gecombineerd met elektrolyse.In an eighteenth embodiment, the technology of the present invention is combined with electrolysis.

In een negentiende uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding gecombineerd met UVC desinfectietechnologie.In a nineteenth embodiment, the technology of the present invention is combined with UVC disinfection technology.

In een twintigste uitvoeringsvorm wordt het licht dat in de reaktor wordt gebracht gemoduleerd (bijvoorbeeld een blokgolf met een frequentie van 100 Hz en een dutycycle van 50%). Bij voorkeur bevindt de frequentie zich in het gebied van 1 Hz tot 100 MHz en de duty cycle in het gebied van 1% tot 99%.In a twentieth embodiment, the light introduced into the reactor is modulated (e.g., a square wave with a frequency of 100 Hz and a duty cycle of 50%). Preferably, the frequency is in the range of 1 Hz to 100 MHz and the duty cycle is in the range of 1% to 99%.

In een eenentwintigste uitvoeringsvorm worden restanten van de fotochemicalie uit het behandelde water verwijderd door dit water over een aktieve kool kolom te leiden. Deze aktieve koolkolom kan desgewenst van tijd tot tijd worden geregenereerd met ozon.In a twenty-first embodiment, residues of photochemistry are removed from the treated water by passing this water over an active carbon column. This active carbon column can, if desired, be regenerated from time to time with ozone.

In een twee-entwintigste uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding toegepast om medicijnresten uit vloeistoffen te verwijderen. Dit kan door toevoegen van een fotochemicalie of door gebruik te maken dat bepaalde medicijnen of medicijnresten zelf fotochemicalien zijn die bij een bepaalde specifieke golflengte ontleden. In een drie-entwintigste uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vindng toegepast in combinatie met een spectrofotometrische meting om de concentratie van de fotochemicalie in de produktstroom van de reaktor te bepalen en wordt op basis van deze meting middels een feedback loop de dosering van fotochemicalien aan het te desinfecteren water bijgesteld. Bij voorkeur wordt ook een eventuele stap vervolgstap ter oxidatie of adsorptie van restanten fotochemicalien bijgestuurd aan de hand van de spectrofotometrische meting van de fotochemicalien.In a twenty-second embodiment, the technology of the present invention is used to remove drug residues from liquids. This can be done by adding a photochemical or by using certain drugs or drug residues themselves to be photochemicals that decompose at a specific wavelength. In a twenty-third embodiment, the technology according to the present invention is used in combination with a spectrophotometric measurement to determine the concentration of photochemistry in the product stream of the reactor and, based on this measurement, the dosage of photochemicals is added to the water to be disinfected. Preferably, an optional step-next step for oxidation or adsorption of residual photochemicals is also adjusted on the basis of the spectrophotometric measurement of the photochemicals.

In een vierentwintigste uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding toegepast om schadelijke verbindingen zoals medicijnresten en antibiotica uit vloeistoffen te verwijderen.In a twenty-fourth embodiment, the technology of the present invention is used to remove harmful compounds such as drug residues and antibiotics from liquids.

In een vijfentwintigste uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding toegepast ter desinfectie van water op schepen waaronder maar niet beperkt tot ballastwater en drinkwater.In a twenty-fifth embodiment, the technology of the present invention is applied to disinfect water on ships including but not limited to ballast water and drinking water.

In een zesentwintigste uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding gebruikt in membraanmodules voor waterfiltratie (RO membranen, NF membranen, microfiltratiemembranen) ter voorkoming van biofouling van deze membranen. Hierbij worden de membraanmodules deels transparant uitgevoerd en wordt het array van LEDs volgens de technologie van onderhavige vinding op de membraanmodule aangebracht. In een alternatieve uitvoeringsvorm wordt het water dat de membraanmodules ingaat eerst behandeld met de technologie volgens onderhavige vinding.In a twenty-sixth embodiment, the technology of the present invention is used in water filtration membrane modules (RO membranes, NF membranes, microfiltration membranes) to prevent biofouling of these membranes. The membrane modules are herein made partly transparent and the array of LEDs is applied to the membrane module according to the technology of the present invention. In an alternative embodiment, the water entering the membrane modules is first treated with the technology of the present invention.

In een zevenentwintigste uitvoeringsvorm wordt de technologie volgens onderhavige vinding toegepast om een nat oppervlak te beschijnen met licht van het LED array om biofilmvorming op het beschenen oppervlak te voorkomen.In a twenty-seventh embodiment, the technology of the present invention is used to illuminate a wet surface with light from the LED array to prevent biofilm formation on the illuminated surface.

Claims

An apparatus for purifying a water-containing liquid characterized by • a reactor containing an inlet for purifying fluid and an outlet for purified fluid • a fluid to be purified • means for allowing the fluid to be purified to flow through the reactor • a UV light source which is arranged in the reactor • at least one photochemical present in the liquid to be purified • at least one ultrasonic disinfection device that is effectively connected to the reactor

Device according to claim 1 with at least one UVC light source.

Device according to one of the preceding claims 1 and 2, wherein the light source is a gas discharge lamp.

Device according to one of the preceding claims 1 to 3, wherein the light is modulated with a frequency in the range of 1 Hz to 100 MHz and a duty cycle in the range of 1% to 99%.

Device according to one of the preceding claims 1 to 4 with at least methylene blue as photochemistry.

Device according to one of the preceding claims 1 to 5 plus a spectrophotometric sensor for determining the concentration of photochemistry in the product stream of the reactor and means for adjusting the dosage of photochemistry by means of a feedback loop.

Device according to one of the preceding claims 1 to 6, plus an electrolysis device.

Device according to one of the preceding claims 1 to 7, plus a device for AC disinfection.

Device according to one of the preceding claims 1 to 8, plus an active carbon column for removing residues of the photochemical from the purified water-containing liquid.

Device according to one of the preceding claims 1 to 9 plus an ozone generator.

Device according to one of the preceding claims 1 to 10 for the purification of drinking water.

Device according to one of the preceding claims 1 to 10 for the purification of ballast water from ships.

Device according to one of the preceding claims 1 to 10 for removing antibiotics and medicine residues from water.

Device according to one of the preceding claims 1 to 10 for disinfecting liquids in horticulture.

Device as claimed in any of the foregoing claims 1 to 10 for disinfecting liquids in animal husbandry.

Device according to one of the preceding claims 1 to 10 as pre-purification of water which is fed to a membrane filtration for further purification.

A method for purifying a water-containing liquid characterized by a device according to any one of the preceding claims 1 to 16.