AT522765B1

AT522765B1 - Wastewater treatment reactor

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Publication number: AT522765B1
Application number: ATA51065/2019A
Authority: AT
Original assignee: Wilhelm Meduna Ing
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2021-01-15
Also published as: AT522765A4

Abstract

Reaktor (1) zur Abwasserbehandlung mit einer Reaktorkammer (2) für eine flüssige Phase des Abwassers. In der Reaktorkammer (2) sind Elektroden (5) und zumindest eine Ozoneinleitung (3) vorgesehen. In der Reaktorkammer (2) ist ein Bläschenerzeuger (4) angeordnet, welcher das eingeleitete Ozon bläschenförmig zerstreut und mit der flüssigen Phase des Abwassers turbulent vermischt.Reactor (1) for wastewater treatment with a reactor chamber (2) for a liquid phase of the wastewater. In the reactor chamber (2) electrodes (5) and at least one ozone inlet (3) are provided. A bubble generator (4) is arranged in the reactor chamber (2), which disperses the introduced ozone in the form of bubbles and mixes it with the liquid phase of the waste water in a turbulent manner.

Description

description

REAKTOR ZUR ABWASSERBEHANDLUNG REACTOR FOR WASTE WATER TREATMENT

[0001] Die gegenständliche Offenbarung betrifft einen Reaktor zur Abwasserbehandlung mit einer Reaktorkammer für eine flüssige Phase des Abwassers, wobei in der Reaktorkammer Elektroden und zumindest eine Ozoneinleitung vorgesehen sind und wobei in der Reaktorkammer ein Bläschenerzeuger angeordnet ist, welcher das eingeleitete ozonhaltige Gas bläschenförmig zerstreut und mit der flüssigen Phase des Abwassers turbulent vermischt. The subject disclosure relates to a reactor for wastewater treatment with a reactor chamber for a liquid phase of the wastewater, wherein electrodes and at least one ozone inlet are provided in the reactor chamber and wherein a bubble generator is arranged in the reactor chamber, which disperses the introduced ozone-containing gas and bubbles turbulent mixed with the liquid phase of the wastewater.

[0002] Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser in einem Reaktor, wobei in eine flüssige Phase des Abwassers ozonhaltiges Gas eingeleitet wird, wobei das Abwasser mit Elektroden elektrolytisch behandelt wird und wobei das Ozon bläschenförmig zerstreut und mit der flüssigen Phase des Abwassers turbulent vermischt wird. The invention further relates to a method for treating wastewater in a reactor, wherein ozone-containing gas is introduced into a liquid phase of the wastewater, the wastewater being treated electrolytically with electrodes and wherein the ozone is dispersed in the form of bubbles and with the liquid phase of the wastewater is mixed turbulently.

[0003] Industrielle Abwässer können sehr stark organisch und anorganisch belastet sein, sodass vor einer Einleitung in eine Kläranlage eine Vorbehandlung erforderlich ist. Als ein Messwert für die Belastung des Abwassers wird üblicherweise der CSB-Wert (chemischer sauerstoffbedarf) und der BSB-Wert (Biochemischer Sauerstoffbedarf) verwendet. Beispielsweise kann eine Kläranlage für Abwässer ausgelegt sein, deren CSB-Wert unter 300 oder unter 50 liegt. Manche Industriebetriebe, zum Beispiel Deponien, sind jedoch mit Abwässern konfrontiert, deren CSB-Wert bei 1000 oder darüber liegt. Industrial wastewater can be very organically and inorganically polluted, so that a pretreatment is necessary before it is introduced into a sewage treatment plant. The COD value (chemical oxygen demand) and the BOD value (biochemical oxygen demand) are usually used as a measured value for the pollution of the wastewater. For example, a sewage treatment plant can be designed for waste water with a COD value below 300 or below 50. However, some industrial companies, for example landfills, are confronted with wastewater with a COD value of 1000 or more.

[0004] Daher ist eine Vorbehandlung erforderlich, um solche Abwässer auf den für die Kläranlage erforderlichen Wert zu bringen. Dazu ist es bekannt, das Abwasser mit Ozon zu behandeln, um ein breites Spektrum an Schadstoffen zu oxidieren. Weiters ist es bekannt, die Ozonbehandlung mit einer Elektrolyse zu kombinieren, bei der lange Moleküle aufgespaltet werden, um sie für das Ozon oxidierbar zu machen. Therefore, a pretreatment is necessary in order to bring such wastewater to the value required for the sewage treatment plant. To this end, it is known to treat wastewater with ozone in order to oxidize a wide range of pollutants. It is also known to combine the ozone treatment with electrolysis, in which long molecules are split up in order to make them oxidizable for the ozone.

[0005] CN 106006924 A offenbart einen Reaktor zur Behandlung von Abwasser mit Ozon, wobei das mit Ozon angereicherte Abwasser über eine Anordnung von Anoden- und Kathodenplatten geleitet wird. CN 106006924 A discloses a reactor for treating wastewater with ozone, the ozone-enriched wastewater being passed over an arrangement of anode and cathode plates.

[0006] CN 104326531 A offenbart einen kombinierten Wasserbehandlungsreaktor für Ozon, Elektrochemie und Oxidation. CN 104326531 A discloses a combined water treatment reactor for ozone, electrochemistry and oxidation.

[0007] CN 106830457 A offenbart einen Reaktor zur Behandlung von Abwasser mit Ozon und durch Elektrolyse. CN 106830457 A discloses a reactor for treating wastewater with ozone and by electrolysis.

[0008] CN 201296697 Y offenbart eine integrierte Ozon- / elektrochemische Aufbereitungsanlage für organisches Abwasser. Die Vorrichtung umfasst eine Gleichstromquelle, einen in einem Thermostatwassertank angeordneten Reaktor, eine Belüftungseinrichtung, die mit einem Ozongenerator verbunden ist und am Boden des Reaktors angeordnet ist und eine Anode und eine Kathode, die mit der Gleichstromquelle verbunden sind und im Reaktor angeordnet sind. CN 201296697 Y discloses an integrated ozone / electrochemical treatment plant for organic waste water. The device comprises a direct current source, a reactor arranged in a thermostatic water tank, a ventilation device which is connected to an ozone generator and is arranged at the bottom of the reactor, and an anode and a cathode which are connected to the direct current source and are arranged in the reactor.

[0009] JP 2014095108 A offenbart einen Reaktor und ein Verfahren zur Abwasserbehandlung, wobei in das Abwasser Ozon eingeleitet wird und wobei das Abwasser mit Elektroden elektrolytisch behandelt wird. Das Ozon wird mit einem Bläschenerzeuger bläschenförmig zerstreut und in die flüssige Phase des Abwassers eingebracht. JP 2014095108 A discloses a reactor and a method for wastewater treatment, wherein ozone is introduced into the wastewater and wherein the wastewater is electrolytically treated with electrodes. The ozone is dispersed in the form of bubbles with a bubble generator and introduced into the liquid phase of the wastewater.

[0010] Die Kosten der für solch eine Behandlung erforderlichen Anlagen und der Wartungsaufwand sind jedoch sehr hoch. Auch muss unverbrauchtes Ozon, das nicht in die Umwelt gelangen darf, nach der Behandlung in einem Ozonvernichter zerstört werden. Zur Herstellung der Elektroden müssen knappe und teure Materialien, wie etwa Platin, Titan, Ruthenium oder Metalle aus der Gruppe der seltenen Erden verwendet werden. Im Betrieb setzt sich verbrauchtes Elektrodenmaterial im Klärschlamm ab, was ein zusätzliches Entsorgungsproblem schafft. However, the costs of the equipment required for such a treatment and the maintenance effort are very high. Unused ozone, which must not be allowed to enter the environment, must also be destroyed in an ozone destroyer after treatment. Scarce and expensive materials such as platinum, titanium, ruthenium or metals from the rare earth group must be used to manufacture the electrodes. During operation, used electrode material settles in the sewage sludge, which creates an additional disposal problem.

[0011] Die gegenständliche Offenbarung hat das Ziel, Vorrichtungen und Verfahren bereitzustellen, die die Behandlung von Abwässern verbessert und die oben beschriebenen Nachteile vermeidet. The present disclosure aims to provide devices and methods that improve the treatment of wastewater and avoid the disadvantages described above.

[0012] In einem ersten Aspekt werden diese und weitere Ziele durch einen Reaktor der eingangs genannten Art gelöst, bei dem eine obere Öffnung der Reaktorkammer in eine Schaumsteigeinrichtung für eine Schaumphase des Abwassers münden, wobei durch einen Schaumzerstörer eine Schaumgrenze für die Schaumphase definiert ist. Dies macht sich die Tatsache zunutze, dass in der Schaumphase etwa zehn Mal mehr CSB-Stoffe enthalten sind, als in der flüssigen Phase. In der Schaumsteigeinrichtung bildet sich eine Schaumsäule, die im unteren Bereich einem (sehr feuchten) Kugelschaum entspricht, Darüber bildet sich Polyederschaum mit einem TS>70%, wodurch eine hohe Kontaktzeit mit dem Ozon erreicht wird. Im obersten Bereich, der Schaumkrone, sammelt sich anfänglich alter, brauner Schaum, in dem Feststoffe (z.B. Mikroplastik) gebunden ist. Dieser kann dann gesondert ausgetragen werden. Da die Elektroden von einer innigen Mischung aus Abwasser und feinen ozonhaltigen Gasbläschen umspült werden, verhalten sie sich praktisch inert. Dadurch kann ein sehr kostengünstiges Material für die Elektroden verwendet werden. In a first aspect, these and other objectives are achieved by a reactor of the type mentioned, in which an upper opening of the reactor chamber open into a foam riser for a foam phase of the wastewater, a foam breaker defining a foam limit for the foam phase. This makes use of the fact that the foam phase contains around ten times more COD substances than the liquid phase. A foam column is formed in the foam riser, which corresponds to a (very moist) spherical foam in the lower area. Polyhedron foam with a TS> 70% is formed above, which results in a long contact time with the ozone. In the uppermost area, the foam crown, old, brown foam initially collects, in which solids (e.g. microplastics) are bound. This can then be carried out separately. Since the electrodes are bathed in an intimate mixture of waste water and fine ozone-containing gas bubbles, they are practically inert. As a result, a very inexpensive material can be used for the electrodes.

[0013] Als „ozonhaltiges Gas“ wird im Zusammenhang mit der gegenständlichen Offenbarung ein Gas bezeichnet, das einen bestimmten Anteil Ozon (Os) enthält. Je nach Art der Ozonquelle kann der Ozonanteil beispielsweise zwischen 3% und 100% betragen. Als kostengünstige Ozonquelle kann beispielsweise der in der Umgebungsluft enthaltene Sauerstoff mit Sauerstoffkonzentratoren beispielsweise auf einen Anteil von 93-95% angereichert werden. [0013] In connection with the present disclosure, the term “ozone-containing gas” refers to a gas that contains a certain proportion of ozone (Os). Depending on the type of ozone source, the proportion of ozone can be between 3% and 100%, for example. As an inexpensive ozone source, the oxygen contained in the ambient air can be enriched with oxygen concentrators, for example to a proportion of 93-95%.

[0014] Dieses hochprozentig mit Sauerstoff angereicherte Gas wird dann in einen Ozongenerator geleitet, in dem beispielsweise mittels Koronaentladung Sauerstoffmoleküle in Ozonmoleküle umgewandelt werden (3xO>» => 2xOs). Wenn das sauerstoffhaltige Gas in den Ozongenerator strömt, kann der Wirkungsgrad der Ozonerzeugung über die Hochspannungsleistung (zwischen etwa 3 % und 100 %) eingestellt werden. Bei 100%iger Leistungseinstellung des Ozongenerators wird beispielsweise bei herkömmlichen Ozongeneratoren von dem ca. 95% Sauerstoff ca. 15% Ozon erzeugt. Dies ergibt ein Verhältnis von etwa 80% Sauerstoff, 15% Ozon und 5% Argon/Restgase, was einem Wirkungsgrad von etwa 15% entspricht. Bei einer 30%igen Leistungseinstellung des Ozongenerators wird beispielsweise aus den ca. 95% Sauerstoff ca. 5% Ozon erzeugt. Dies ergibt ein Verhältnis von etwa 90% Sauerstoff, 5 % Ozon und 5% Argon/Restgase (Wirkungsgrad ca. 5%). Somit kann der Wirkungsgrad derartiger Anlagen auf bis zu etwa 15% eingestellt werden, was für zahlreiche Anlagen einen ausreichend ökonomischen Betrieb erlaubt. Bei großen Anlagen kann die Ozonerzeugung mit tiefgekühltem, flüssig angeliefertem Sauerstoff erfolgen, wodurch sich der Wirkungsgrad verbessern lässt. This highly oxygen-enriched gas is then passed into an ozone generator, in which, for example, by means of corona discharge, oxygen molecules are converted into ozone molecules (3xO >> => 2xOs). When the oxygen-containing gas flows into the ozone generator, the efficiency of the ozone generation can be adjusted via the high-voltage power (between about 3% and 100%). With a 100% power setting of the ozone generator, for example in conventional ozone generators, approx. 15% of the approx. 95% oxygen is generated. This results in a ratio of about 80% oxygen, 15% ozone and 5% argon / residual gases, which corresponds to an efficiency of about 15%. With a 30% power setting of the ozone generator, for example, approx. 5% ozone is generated from the approx. 95% oxygen. This results in a ratio of around 90% oxygen, 5% ozone and 5% argon / residual gases (efficiency approx. 5%). Thus, the efficiency of such systems can be adjusted to up to about 15%, which allows a sufficiently economical operation for numerous systems. In large systems, ozone can be generated with deep-frozen, liquid oxygen, which improves efficiency.

[0015] In vorteilhafter Weise kann der Reaktor eine in Richtung des aufsteigenden Schaums nach dem Schaumzerstörer angeordnete Austragleitung aufweisen, welche zu einem Abtrennbehälter führt. Dies erleichtert die Austragung von Feststoffen, die sich in der Schaumkrone sammeln. Der Schaumzerstörer kann beispielsweise in Form eines wasserfesten Ventilators ausgebildet sein. Bei Abschaltung des Schaumzerstörers wird dieser vom Schaum „überflutet“ und der Schaum, inklusive Feststoffen, wird über die Austragleitung in den Abtrennbehälter ausgetragen. Advantageously, the reactor can have a discharge line arranged in the direction of the rising foam after the foam destroyer, which leads to a separation container. This facilitates the discharge of solids that collect in the foam head. The foam destroyer can, for example, be designed in the form of a waterproof fan. When the foam destroyer is switched off, it is "flooded" by the foam and the foam, including solids, is discharged into the separation container via the discharge line.

[0016] In vorteilhafter Weise kann der Reaktor eine in Richtung des aufsteigenden Schaums nach dem Schaumzerstörer angeordnete Restgasableitung für unverbrauchtes Ozon aufweisen. Anfänglich wird das eingebrachte Ozon im Schaum im Wesentlichen vollständig verbraucht. Erst wenn sich die Menge des neu gebildeten Schaums reduziert und der Schaum Weiß wird, werden erhebliche Mengen an Ozon in die Restgasableitung abgeleitet und können einer Wiederverwertung (gegebenenfalls auch einem Ozonvernichter) zugeführt werden. Advantageously, the reactor can have a residual gas discharge for unused ozone arranged in the direction of the rising foam after the foam destroyer. Initially, the ozone introduced in the foam is essentially completely consumed. Only when the amount of newly formed foam is reduced and the foam becomes white will significant amounts of ozone be discharged into the residual gas discharge and can be recycled (if necessary also to an ozone destroyer).

[0017] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Restgasableitung zu einem Vorstufenreaktor geführt sein, in welchem das unverbrauchte Ozon weiterverwendet wird. Dadurch kann das gesamte Ozon im Wesentlichen vollständig aufgebraucht werden. According to a further advantageous embodiment, the residual gas discharge can be led to a precursor reactor in which the unused ozone is reused. This means that essentially all of the ozone can be used up.

[0018] In vorteilhafter Weise können die Elektroden zumindest im Wesentlichen aus Graphit bestehen. Es entsteht lediglich ein unproblematischer CO»-Austrag. Das verbrauchte Elektrodenmaterial entweicht gasförmig und hinterlässt keinen Schlamm. Das verbrauchte Graphit wird in CO, CO2 oder Ether (COC) gewandelt. Ether löst dabei einerseits nicht wasserlösliche Stoffe und verbessert den Prozess der Abwasserbehandlung, andererseits macht er das Graphit der Elekt-In an advantageous manner, the electrodes can consist at least essentially of graphite. There is only an unproblematic CO »emission. The used electrode material escapes in gaseous form and leaves no sludge. The used graphite is converted into CO, CO2 or ether (COC). On the one hand, ether dissolves water-insoluble substances and improves the wastewater treatment process; on the other hand, it makes the graphite the

roden inert. clearing inert.

[0019] In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Bläschenerzeuger eine rotierbare dreidimensionale Turbolatorstruktur, vorzugsweise in Form eines Gitterrades aufweisen. Durch die Form und Größe der Turbolatorstruktur sowie deren Rotationsgeschwindigkeit lässt sich die Größe der Ozonbläschen und damit die Schaumbildung beeinflussen. Die Turbolatorstruktur kann beispielsweise in einem 3D-Druckverfahren hergestellt werden, wobei sich eine vorteilhafte Struktur mit nahezu beliebiger Form schaffen lässt. Indem die Einleitung des Ozons unmittelbar in die Turbolatorstruktur erfolgt, können sehr feine Bläschen erzeugt werden und diese werden mit dem Abwasser sehr homogen vermischt, wodurch die Effektivität der Anlage erheblich gesteigert werden kann. In an advantageous embodiment, the bubble generator can have a rotatable three-dimensional turbolator structure, preferably in the form of a grid wheel. The size of the ozone bubbles and thus the formation of foam can be influenced by the shape and size of the turbolator structure and its speed of rotation. The turbolator structure can be produced, for example, in a 3D printing process, whereby an advantageous structure with almost any shape can be created. As the ozone is introduced directly into the turbolator structure, very fine bubbles can be generated and these are mixed very homogeneously with the waste water, which can significantly increase the effectiveness of the system.

[0020] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Reaktor eine Dosiereinrichtung für Hilfsstoffe, wie etwa Oxidationshelfer, Stoffe zur Einstellung des pH-Werts und/oder Neutralisierungsmittel, aufweisen. Die Hilfsstoffe können beispielsweise direkt in die Reaktorkammer 0der in einem oberen Bereich der Schaumsäule direkt in den Schaum eingebracht werden, wo sie eine vorteilhafte Wirkung entfalten. Beispielsweise bewirkt ein Zusatz von etwa 0,2 Vol.-% H2O>2 einen schnelleren Schaumabbau und eine Reduktion des CSBs durch eine gesteigerte OH-Bildung. In a further advantageous embodiment, the reactor can have a metering device for auxiliaries, such as oxidation aids, substances for adjusting the pH and / or neutralizing agents. The auxiliaries can, for example, be introduced directly into the reactor chamber or directly into the foam in an upper region of the foam column, where they develop an advantageous effect. For example, an addition of around 0.2% by volume of H2O> 2 causes faster foam breakdown and a reduction in COD due to increased OH formation.

[0021] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Messeinrichtung zur Ermittlung eines Redox-Wertes und/oder eines pH-Wertes und/oder einer Leitfähigkeit des Abwassers vorgesehen sein. Dadurch kann die Regelung der Abbauleistung anhand der gemessenen Werte überwacht werden. In a further advantageous embodiment, a measuring device can be provided for determining a redox value and / or a pH value and / or a conductivity of the waste water. In this way, the regulation of the degradation capacity can be monitored on the basis of the measured values.

[0022] In einem weiteren Aspekt betrifft die gegenständliche Offenbarung eine Reaktoranordnung mit einem Hauptreaktor und einem Vorstufenreaktor, wobei der Hauptreaktor und/oder der Vorstufenreaktor ein Reaktor gemäß einer der hierin offenbarten Ausführungsformen ist und wobei eine Restgasableitung von dem Hauptreaktor zu dem Vorstufenreaktor geführt ist. Dadurch ist es möglich, das Ozon vollständig für die Abwasserreinigung zu nutzen, ohne überschüssiges Ozon vernichten zu müssen. In a further aspect, the present disclosure relates to a reactor arrangement with a main reactor and a precursor reactor, wherein the main reactor and / or the precursor reactor is a reactor according to one of the embodiments disclosed herein and wherein a residual gas discharge is led from the main reactor to the precursor reactor. This makes it possible to fully use the ozone for wastewater treatment without having to destroy excess ozone.

[0023] In einem weiteren Aspekt betrifft die gegenständliche Offenbarung ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser in einem Reaktor, wobei in eine flüssige Phase des Abwassers Ozon eingeleitet wird und wobei das Abwasser mit Elektroden elektrolytisch behandelt wird. Das Ozon wird bläschenförmig zerstreut und mit der flüssigen Phase des Abwassers turbulent vermischt. Eine entstehende Schaumphase des Abwassers wird in eine Schaumsteigeinrichtung als Schaumsäule aufsteigen gelassen, wobei durch einen Schaumzerstörer eine Schaumgrenze definiert wird. Das Verfahren erlaubt auf sehr effiziente Weise eine Entfärbung, eine Entschäumung, einen Abbau von Pharmarückständen und weitgehend persistenten Chemikalien, eine Wiederherstellung der Oberflächenspannung und eine schnellere und wirkungsvollere Reaktion als dies bei bekannten Verfahren der Fall ist. Die Abowasserbehandlung erfolgt im Wesentlichen ohne chemische Rückstände oder sonst zu entsorgende Stoffe, wobei gleichzeitig auch eine Desinfektion des Abwassers erfolgt. Die Schaumsäule verbessert die Wirkung des Ozons. Durch den bewirkten Abbau des Schaums erhält das behandelte Abwasser eine Oberflächenspannung, die dem von Frischwasser entspricht. Das Verfahren kann somit auch zur Schaumreduzierung bzw. Schaumvernichtung eingesetzt werden. In a further aspect, the present disclosure relates to a method for treating waste water in a reactor, with ozone being introduced into a liquid phase of the waste water and with the waste water being treated electrolytically with electrodes. The ozone is dispersed in the form of bubbles and mixed with the liquid phase of the waste water in a turbulent manner. A foam phase of the wastewater that is formed is allowed to rise into a foam riser as a foam column, a foam boundary being defined by a foam destroyer. The method allows in a very efficient way a decolorization, a defoaming, a breakdown of pharmaceutical residues and largely persistent chemicals, a restoration of the surface tension and a faster and more effective reaction than is the case with known methods. The waste water treatment takes place essentially without chemical residues or other materials to be disposed of, with the waste water being disinfected at the same time. The foam column improves the effect of the ozone. Due to the degradation of the foam, the treated wastewater receives a surface tension that corresponds to that of fresh water. The method can thus also be used for foam reduction or foam destruction.

[0024] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest zeitweise der Schaumzerstörer deaktiviert werden, um eine Schaumkrone über die Schaumgrenze steigen zu lassen und in einen Abtrennbehälter abzuleiten. Dadurch lassen sich Feststoffe, die sich in einer Schaumkrone absetzen, auf einfache Weise ableiten und es lassen sich teure und aufwändige Trennverfahren, wie etwa Nanofiltration, Umkehrosmose oder eine Verwendung von Aktivkohle vermeiden. In a further advantageous embodiment, the foam destroyer can be deactivated at least temporarily in order to allow a foam crown to rise above the foam boundary and divert it into a separation container. This allows solids that settle in a foam head to be removed in a simple manner and expensive and time-consuming separation processes, such as nanofiltration, reverse osmosis or the use of activated carbon, can be avoided.

[0025] In vorteilhafter Weise kann zumindest ein Hilfsstoff in die Reaktorkammer und/oder die Schaumsteigeinrichtung eingeleitet werden. Dadurch kann der Abbauprozess von Schadstoffen, beispielsweise durch eine Zugabe von Oxidationshelfern, beschleunigt werden. Advantageously, at least one auxiliary substance can be introduced into the reactor chamber and / or the foam riser. This can accelerate the degradation process of pollutants, for example by adding oxidation aids.

[0026] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann unverbrauchtes Ozon über ein Restgasableitung gesammelt und einem Vorstufenreaktor zugeführt werden. Dadurch ist eine vollständige Verwertung des Ozons möglich. According to a further advantageous embodiment, unused ozone can be collected via a residual gas discharge line and fed to a preliminary stage reactor. This enables complete utilization of the ozone.

[0027] In vorteilhafter Weise kann ein Redox-Wert und/oder ein pH-Wert und/oder eine Leitfähigkeit des Abwassers gemessen werden. Anhand des einfach messbaren Redox-Werts lässt sich beispielsweise auf den CSB-Wert schließen. Anhand der Messwerte lässt sich das Erreichen eines geforderten Erfolgs überwachen. Advantageously, a redox value and / or a pH value and / or a conductivity of the waste water can be measured. The COD value, for example, can be deduced from the easily measurable redox value. The achievement of a required success can be monitored on the basis of the measured values.

[0028] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Elektroden intervallweise umgepolt werden. Dadurch kann eine Selbstreinigung der Elektroden von Kalk und Ablagerungen erfolgen. Die Intervalle können beispielsweise regelmäßig sein und einige Minuten, beispielsweise etwa 3 oder 5 Minuten betragen. According to a further advantageous embodiment, the electrodes can be reversed in polarity at intervals. This allows the electrodes to self-clean from limescale and deposits. The intervals can for example be regular and be a few minutes, for example about 3 or 5 minutes.

[0029] Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt The present invention is explained in more detail below with reference to Figures 1 to 4, which show exemplary, schematic and non-limiting advantageous embodiments of the invention. It shows

[0030] Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Reaktors gemäß einer ersten Ausführungsform, 1 shows a schematic representation of a reactor according to a first embodiment,

[0031] Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Reaktors gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 shows a schematic representation of a reactor according to a second embodiment.

[0032] Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Reaktoranordnung mit zwei kombinierten Reaktoren und Fig. 3 is a schematic representation of a reactor arrangement with two combined reactors and

[0033] Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung eines Bläschenerzeugers mit einer Turbolatorstruktur. 4 shows a diagrammatic representation of a bubble generator with a turbolator structure.

[0034] Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Reaktor 1 umfasst eine Reaktorkammer 2, in der sich das zu behandelnde Abwasser befindet. Im unteren Bereich der Reaktorkammer 2 ist eine Ozoneinleitung 3 angeordnet, mit dem Ozongas von einer Ozonquelle 15 in das Abwasser eingebracht wird. Die Ozoneinleitung 3 mündet in einen Bläschenerzeuger 4, der den Ozonstrom mit dem Abwasser vermengt und in feine Bläschen verteilt. Es hat sich herausgestellt, dass ein feinporiger Einlasskörper, wie er etwa in Aquarien für die Lufteinleitung verwendet wird, als Bläschenerzeuger 4 für die Abwasseraufbereitung nicht optimal ist. Einerseits kann die Anzahl und Größe der erzeugten Bläschen nur unzureichend variiert werden, andererseits ist es für die Wirkungsentfaltung des Ozons vorteilhaft, wenn die Bläschen in einer turbulenten Weise mit dem Abwasser vermengt werden und nicht nur im Wesentlichen geradlinig von unten nach oben strömen. Als Bläschenerzeuger 4 kann daher vorzugsweise ein mechanisch angetriebener Turbolator 9 verwendet werden, wie er etwa in Fig. 4 beispielhaft dargestellt und weiter unten detailliert beschrieben ist. The reactor 1 shown schematically in FIG. 1 comprises a reactor chamber 2 in which the wastewater to be treated is located. In the lower region of the reactor chamber 2, an ozone inlet 3 is arranged, with which ozone gas is introduced from an ozone source 15 into the wastewater. The ozone inlet 3 opens into a bubble generator 4, which mixes the ozone flow with the waste water and distributes it into fine bubbles. It has been found that a fine-pored inlet body, such as is used for example in aquariums for introducing air, is not optimal as a bubble generator 4 for waste water treatment. On the one hand, the number and size of the bubbles generated can only be varied insufficiently, on the other hand it is advantageous for the effective development of the ozone if the bubbles are mixed with the wastewater in a turbulent manner and not only flow essentially in a straight line from bottom to top. A mechanically driven turbolator 9 can therefore preferably be used as the bubble generator 4, such as is shown by way of example in FIG. 4 and is described in detail below.

[0035] Vorzugsweise oberhalb des Bläschenerzeugers 4 ist eine Anordnung mit mehreren Elektroden 5 vorgesehen, wobei die Elektroden 5 beispielsweise Platten aus Graphit umfassen können, die vertikal parallel zueinander angeordnet sind und eine wechselnde Abfolge an Anoden und Kathoden ausbilden. Die Elektroden 5 sind so in der Reaktorkammer 2 angeordnet, dass sie von der flüssigen Phase des Abwassers umspült werden. Die Anspeisung der Elektroden ist in der vereinfachten Darstellung der Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt, die Auswahl und Umsetzung geeigneter Elektroden liegt jedoch bei Kenntnis der hierin offenbarten Lehren im Können des Durchschnittsftachmanns. An arrangement with a plurality of electrodes 5 is preferably provided above the bubble generator 4, wherein the electrodes 5 can comprise, for example, graphite plates which are arranged vertically parallel to one another and form an alternating sequence of anodes and cathodes. The electrodes 5 are arranged in the reactor chamber 2 in such a way that the liquid phase of the wastewater flows around them. The feeding of the electrodes is not shown in the simplified representation of FIG. 1 for the sake of clarity, but the selection and implementation of suitable electrodes is within the skill of the average person skilled in the art with knowledge of the teachings disclosed herein.

[0036] Die Elektroden 5 werden ständig von den im Abwasser verteilten Ozonbläschen umströmt, wodurch sie praktisch inert werden. Dies erlaubt die Verwendung kostengünstiger Elektroden aus Graphit, anstelle der bislang verwendeten teuren Materialien. Die Elektroden spalten lange Moleküle auf und machen sie für das Ozon oxidierbar. The electrodes 5 are constantly flowed around by the ozone bubbles distributed in the wastewater, making them practically inert. This allows the use of inexpensive electrodes made of graphite instead of the expensive materials previously used. The electrodes split long molecules and make them oxidizable for the ozone.

[0037] Durch die intensive und turbulente Einmischung des Ozongases in die flüssige Phase des Abwassers und die damit einhergehende Bläschenerzeugung bilden sich an der Oberfläche des Abwassers erhebliche Schaummengen. Der Schaum, der sich über der flüssigen Phase des Ab-Due to the intensive and turbulent mixing of the ozone gas into the liquid phase of the wastewater and the associated generation of bubbles, considerable amounts of foam form on the surface of the wastewater. The foam that rises above the liquid phase of the

wassers bildet, wird im Zusammenhang mit der gegenständlichen Offenbarung auch als Schaumphase des Abwassers bezeichnet. Das im Schaum eingeschlossene Ozongas kann darin eine besonders starke Wirkung erzielen, da der Anteil an oxidierbaren Schmutzstoffen (der beispielsweise durch den CSB-Wert repräsentiert wird) im Schaum deutlich höher ist, als im Abwasser. Um diese Wirkung effizienter nutzen zu können ist oberhalb der Reaktorkammer 2 eine Schaumsteigeinrichtung 7 angeordnet, in welche der Schaum aus der Reaktorkammer 2 über eine Offnung 6 nach oben steigt und eine Schaumsäule ausbildet. Die Schaumsteigeinrichtung 7 kann beispielsweise als Steigrohr ausgebildet sein. In einem oberen Bereich der Schaumsteigeinrichtung 7 ist ein Schaumzerstörer 8 angeordnet, der dem Schaum eine obere Grenze setzt. Der Schaumzerstörer 8 kann beispielsweise als mechanischer Schaumzerstörer ausgebildet sein, etwa in Form rotierender Blätter („Ventilator“). Es können jedoch auch Schaumzerstörer anderer Art verwendet werden, die im Stand der Technik bekannt sind. water forms is also referred to in connection with the present disclosure as the foam phase of the waste water. The ozone gas enclosed in the foam can have a particularly strong effect because the proportion of oxidizable pollutants (which is represented by the COD value, for example) in the foam is significantly higher than in the wastewater. In order to be able to use this effect more efficiently, a foam riser 7 is arranged above the reactor chamber 2, into which the foam rises from the reactor chamber 2 via an opening 6 and forms a foam column. The foam rising device 7 can for example be designed as a rising pipe. In an upper area of the foam rising device 7 there is a foam destroyer 8 which sets an upper limit for the foam. The foam destroyer 8 can for example be designed as a mechanical foam destroyer, for example in the form of rotating blades (“fan”). However, other types of foam breakers known in the art can also be used.

[0038] Am Anfang der Behandlung, bildet sich üblicher Weise aufgrund der im Abwasser vorhandenen Schadstoffe sehr schnell eine sehr feste Schaumsäule aus, wobei im unteren Bereich der Schaumsäule Kugelschaum vorherrscht und sich darüber Polyederschaum ausbildet. Da anfänglich zahlreiche oxidierbare Substanzen im Abwasser vorhanden sind, wird das Ozon in der Schaumsäule im Wesentlichen vollständig aufgebraucht. Erst mit fortschreiten des Prozesses, wenn der Schaum reiner und weißer wird, tritt Ozon oben aus dem Schaum aus. Dieses Ozon kann über eine Restgasableitung 14 aufgefangen und abgeleitet werden. At the beginning of the treatment, a very solid foam column usually forms very quickly due to the pollutants present in the wastewater, with spherical foam predominating in the lower region of the foam column and polyhedron foam being formed above it. Since numerous oxidizable substances are initially present in the wastewater, the ozone in the foam column is essentially completely used up. Only as the process progresses, when the foam becomes cleaner and whiter, does ozone emerge from the top of the foam. This ozone can be captured and discharged via a residual gas discharge line 14.

[0039] Um die Abbauvorgänge zu beschleunigen, können über eine Dosiereinrichtung 10 Hilfsstoffe direkt in die Schaumsäule eingeleitet werden. Beispielsweise kann H;O»> in geringen Mengen (z.B. etwa 0,1 bis 0,5 Vol.-%) eingebracht werden. H;O» wirkt nicht nur schaumreduzierend, sondern verbessert auch die Reduktionsvorgänge durch eine gesteigerte Bildung von OH. Zu weiteren Beispielen von Hilfsstoffen zählen Flockungsmittel, Koagulanten, biochemische Produkte, Reinigungskonzentrate zur Entfernung von Ablagerungen, etc. In order to accelerate the degradation processes, auxiliary materials can be introduced directly into the foam column via a metering device. For example, H; O >> can be introduced in small amounts (e.g. about 0.1 to 0.5% by volume). H; O »not only has a foam-reducing effect, but also improves the reduction processes through an increased formation of OH. Further examples of auxiliary substances include flocculants, coagulants, biochemical products, cleaning concentrates for removing deposits, etc.

[0040] Von der Reaktorkamme 2 zweigt ein Bypass 17 ab, an dem unter anderem die Dosiereinrichtung 10 angeordnet ist. Der Bypass 17 umfasst eine Kreislaufpumpe 18, mit der Abwasser in einem Kreislauf aus der Reaktorkammer 2 über den Bypass 17 geleitet und in einem Bereich oberhalb der Reaktorkammer 2 in die Schaumphase des Abwassers eingebracht wird. Am Bypass 17 kann auch ein Probenfläschchen 23 zur Entnahme von Proben und zur optischen Kontrolle des Abwassers vorgesehen sein. Am Bypass 17 kann auch eine Ableitung für die Entleerung des Abwassers angeordnet sein. Gegebenenfalls kann das behandelte Abwasser bei der Entleerung über einen Filter (z.B. 10 um) geleitet werden, um es von allfälligen Kalkspuren oder Sedimenten zu reinigen, die bei der Ozon-Oxidation entstehen können. Dadurch kann ein optisch klares behandeltes Abwasser erhalten werden. A bypass 17 branches off from the reactor chamber 2, on which, among other things, the metering device 10 is arranged. The bypass 17 comprises a circulation pump 18, with which waste water is passed in a cycle from the reactor chamber 2 via the bypass 17 and is introduced into the foam phase of the waste water in an area above the reactor chamber 2. A sample bottle 23 for taking samples and for visual inspection of the wastewater can also be provided at the bypass 17. A discharge line for emptying the waste water can also be arranged at the bypass 17. If necessary, the treated wastewater can be passed through a filter (e.g. 10 µm) during emptying in order to remove any traces of lime or sediments that may arise during ozone oxidation. In this way, optically clear treated wastewater can be obtained.

[0041] In der Reaktorkammer 2 oder im Bypass zur Reaktorkammer 2 ist eine Messeinrichtung 13 angeordnet, über die beispielsweise ein Redox-Wert, ein pH-Wert, eine Leitfähigkeit des Abwassers und/oder andere relevante Parameter gemessen werden. Uber die gemessenen Werte kann das Fortschreiten des Prozesses bzw. die Abbauleistung beobachtet und ermittelt werden. Beispielsweise kann das Verfahren durchgeführt werden, bis ein RedoxWert unterhalb eines Grenzwerts, z.B. 800 mV, erreicht wurde. Eine ausreichende Leitfähigkeit ist insbesondere für die Elektrolyse erforderlich, da sonst die Verlustleistung zu hoch wird und sich das Abwasser unnötig stark erwärmt. Bei einer zu geringen Leitfähigkeit kann beispielsweise über die Dosiereinrichtung 10 eine Salzlösung zudosiert werden. In vielen Fällen ist dies jedoch nicht erforderlich, da die meisten verschmutzten Abwässer ohnehin einen hohen Salzgehalt haben, womit eine ausreichende Leitfähigkeit gegeben ist. A measuring device 13 is arranged in the reactor chamber 2 or in the bypass to the reactor chamber 2, via which, for example, a redox value, a pH value, a conductivity of the waste water and / or other relevant parameters are measured. The progress of the process or the degradation rate can be observed and determined via the measured values. For example, the method can be carried out until a redox value below a limit value, e.g. 800 mV, has been reached. Sufficient conductivity is particularly necessary for electrolysis, since otherwise the power dissipation will be too high and the wastewater will heat up unnecessarily. If the conductivity is too low, a salt solution can be metered in via the metering device 10, for example. In many cases, however, this is not necessary, since most polluted wastewater has a high salt content anyway, which means that sufficient conductivity is given.

[0042] Das ausreichend gereinigte Abwasser wird dann aus dem Reaktor abgelassen und zur weiteren Behandlung, beispielsweise in eine Kläranlage eingeleitet. The adequately purified wastewater is then drained from the reactor and introduced for further treatment, for example in a sewage treatment plant.

[0043] Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Reaktors 1. Dieser weist, wie schon der in Fig. 1 dargestellte Reaktor, eine Reaktorkammer 2 mit einer Ozoneinleitung 3, einem Bläschenerzeuger 4 und Elektroden 5 auf. Uber der Reaktorkammer ist wiederum eine Schaumsteigeinrichtung 7 angeordnet, in der eine Schaumsäule aufsteigen kann. Eine detaillierte Beschrei-FIG. 2 shows a further embodiment of a reactor 1. Like the reactor shown in FIG. 1, this has a reactor chamber 2 with an ozone inlet 3, a bubble generator 4 and electrodes 5. A foam riser 7, in which a foam column can rise, is again arranged above the reactor chamber. A detailed description

bung von Merkmalen, die bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 dargelegt wurden, wird aus Gründen der Ubersichtlichkeit verzichtet. Exercise of features which have already been set out with reference to FIG. 1 are omitted for the sake of clarity.

[0044] Bei dem in Fig. 2 dargestellten Reaktor ist der Schaumzerstörer 8 nicht direkt in dem vertikalen Abschnitt der Schaumsteigeinrichtung 7 angeordnet, sondern in einer daran anschlieBenden Austragleitung 11. Der Schaumzerstörer 8 ist dabei in einem absteigenden Teil der Austragleitung 11 angeordnet, sodass die Bestandteile des zerstörten Schaums nicht in die Schaumsäule zurückfließen, sondern an einem anderen Ende der Austragleitung 11 in einen Abtrennbehälter 12 abfließen. Dadurch können Feststoffe, wie etwa Mikroplastik, die sich in der Schaumkrone sammeln, aus dem Abwasser entfernt und in dem Abtrennbehälter 12 gesammelt werden. Flüssiges Material im Abtrennbehälter 12 kann gefiltert und über eine Rückführpumpe 16 in den Reaktorkammer 2 zurückgeführt werden, wobei die Einleitung beispielsweise oberhalb der Reaktorkammer 2 direkt in die Schaumsäule erfolgen kann. In the reactor shown in Fig. 2, the foam destroyer 8 is not arranged directly in the vertical section of the foam riser 7, but in an adjoining discharge line 11. The foam destroyer 8 is arranged in a descending part of the discharge line 11 so that the Components of the destroyed foam do not flow back into the foam column, but rather flow off at another end of the discharge line 11 into a separation container 12. This allows solids, such as microplastics, that collect in the foam head, to be removed from the wastewater and collected in the separation container 12. Liquid material in the separation container 12 can be filtered and fed back into the reactor chamber 2 via a return pump 16, it being possible, for example, to introduce it directly into the foam column above the reactor chamber 2.

[0045] Die beiden in Zusammenhang mit Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Reaktoren können in vorteilhafter Weise zu einer Reaktoranordnung kombiniert werden, die in Fig. 3 beispielhaft dargestellt ist. The two reactors described in connection with FIGS. 1 and 2 can advantageously be combined to form a reactor arrangement, which is shown by way of example in FIG.

[0046] Fig. 3 zeigt einen Hauptreaktor 1‘, der im Wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform entspricht, und einen Vorstufenreaktor 1“, der im Wesentlichen der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform entspricht. Das unverbrauchte Ozon, das in dem Hauptstufenreaktor 1‘ über die Restgasableitung 14 ausströmt, wird zur Ozoneinleitung 3 des Vorstufenreaktors 1“ geleitet und dort wiederverwertet. Der Vorstufenreaktor 1“ ist mit dem Rohabwasser gefüllt und wird durch das „Restozon“ des Hauptreaktors 1° vorbehandelt. Dabei werden Feststoffe aus dem Abwasser entfernt und im Abtrennbehälter 12 gesammelt. Aufgrund der hohen Schadstoffkonzentration im unbehandelten Rohabwasser wird das Restozon im Vorstufenreaktor 1‘ vollständig verbraucht. Eine Ableitung und Zerstörung von überschüssigem Ozon ist daher nicht erforderlich. 3 shows a main reactor 1 ′, which essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. 1, and a preliminary stage reactor 1 ″, which essentially corresponds to the embodiment shown in FIG. The unconsumed ozone that flows out in the main stage reactor 1 via the residual gas discharge line 14 is passed to the ozone inlet 3 of the preliminary stage reactor 1 ″ and is reused there. The preliminary stage reactor 1 "is filled with the raw sewage and is pretreated by the" residual ozone "of the main reactor 1 °. Solids are removed from the wastewater and collected in the separation tank 12. Due to the high concentration of pollutants in the untreated raw sewage, the residual ozone in the preliminary stage reactor 1 ‘is completely consumed. A discharge and destruction of excess ozone is therefore not necessary.

[0047] Nach einer abgeschlossenen Behandlung wird das behandelte Abwasser aus der Reaktorkammer 2 des Hauptreaktors 1‘ abgepumpt. Dann wird die Reaktorkammer 2 des Hauptreaktors 1° mit dem vorbehandelten Abwasser aus der Reaktorkammer 2 des Vorstufenreaktors 1“ befüllt und die Reaktorkammer 2 des Vorstufenreaktors 1“ wird mit einer neuen Charge an Rohabwasser befüllt. Dann wird die nächste Behandlung gestartet. After a completed treatment, the treated wastewater is pumped out of the reactor chamber 2 of the main reactor 1 ‘. Then the reactor chamber 2 of the main reactor 1 "is filled with the pretreated wastewater from the reactor chamber 2 of the precursor reactor 1" and the reactor chamber 2 of the precursor reactor 1 "is filled with a new batch of raw wastewater. Then the next treatment is started.

[0048] Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Bläschenerzeugers 4 mit einer Turbolatorstruktur 9. Die Turbolatorstruktur 9 kann beispielsweise als dreidimensionales Gitterrad ausgeführt sein, welches über einen Motor 19 rotierend angetrieben wird. Die Turbolatorstruktur 9 ist innerhalb eines Gehäuses 20 einer Kammer angeordnet, die einen mittigen Fluideinlass 21 aufweist. Am Fluideinlass ist eine Ozoneinleitung 3 angeordnet, die über eine entsprechende Leitung mit einer Ozonquelle verbunden ist. 4 shows an embodiment of a bubble generator 4 with a turbolator structure 9. The turbolator structure 9 can, for example, be designed as a three-dimensional grid wheel which is driven to rotate by a motor 19. The turbolator structure 9 is arranged within a housing 20 of a chamber which has a central fluid inlet 21. An ozone inlet 3, which is connected to an ozone source via a corresponding line, is arranged at the fluid inlet.

[0049] Der Bläschenerzeuger 4 ist in der Art einer Tauchpumpe in der flüssigen Phase des Abwassers angeordnet. Die Rotation der Turbolatorstruktur 9 bewirkt dabei einen Pumpeneffekt, wobei Abwasser über den Fluideinlass 21 angesaugt und über einen Fluidauslass 22 wieder in die Reaktorkammer 2 abgegeben wird. Aufgrund des von der Strömung erzeugten Unterdrucks im Fluideinlass 21 wird auch das Ozongas über die Ozonleitung 3 angesaugt und gelangt mit dem Abwasser in den Bereich der rotierenden Turbolatorstruktur 9. Dabei erzeugt die rotierende Turbolatorstruktur feine Bläschen des Ozongases, die im Abwasser fein verteilt werden. Durch diese Art der Beimischung des Ozongases kann in der flüssigen Phase des Abwassers im Reaktorbehälter 2 eine sehr homogene und gleichmäßige Verteilung des Ozongases erreicht werden. The bubble generator 4 is arranged in the manner of a submersible pump in the liquid phase of the waste water. The rotation of the turbolator structure 9 causes a pumping effect, wastewater being sucked in via the fluid inlet 21 and released back into the reactor chamber 2 via a fluid outlet 22. Due to the negative pressure generated in the fluid inlet 21 by the flow, the ozone gas is also sucked in via the ozone line 3 and reaches the area of the rotating turbolator structure 9 with the waste water. The rotating turbolator structure generates fine bubbles of the ozone gas that are finely distributed in the waste water. As a result of this type of admixture of the ozone gas, a very homogeneous and uniform distribution of the ozone gas can be achieved in the liquid phase of the waste water in the reactor container 2.

[0050] Über den Ansaugdruck des Bläschenerzeugers 4 wird das Ozongas vom entstehenden Unterdruck angesaugt, sodass ein aktives „Einpumpen“ des Ozongases nicht erforderlich ist. Be einer eventuellen Undichtheit wird dabei ein unkontrollierter Austritt von Ozongas verhindert. Die Höhe des Unterdrucks (und damit die Ansaugleistung) kann auf einfache Weise gemessen und überwacht werden. Der Bläschenerzeuger 4 mit dem Motor 19, der Turbolatorstruktur 9 und dem Gehäuse 20 mit dem Fluideinlass 21, der Ozoneinleitung 3 und dem Fluidauslass 22 bilden eine Mischpumpe aus, mit der das Abwasser aus der Reaktorkammer 2 mit dem über die Ozoneinlei-Via the suction pressure of the bubble generator 4, the ozone gas is sucked in by the negative pressure that occurs, so that active “pumping in” of the ozone gas is not necessary. In the event of a leak, an uncontrolled escape of ozone gas is prevented. The level of the negative pressure (and thus the suction power) can be easily measured and monitored. The bubble generator 4 with the motor 19, the turbolator structure 9 and the housing 20 with the fluid inlet 21, the ozone inlet 3 and the fluid outlet 22 form a mixing pump with which the wastewater from the reactor chamber 2 with the ozone inlet via the

tung 3 eingeleiteten Ozongas turbulent vermischt wird. device 3 introduced ozone gas is mixed turbulent.

[0051] Im Zusammenhang mit der gegenständlichen Offenbarung ist zu beachten, dass die Löslichkeit von Ozon in Wasser mit steigender Temperatur abnimmt und sich mit steigendem Druck erhöht. Die Halbwertszeit von Ozon in reinem Wasser beträgt ca. 20 Minuten bevor es wieder zu Sauerstoff zerfällt. Je verschmutzter das Abwasser ist, desto kürzer ist die Halbwertszeit wegen der hohen Reaktivität von Ozon. Um die Kontaktzeit und Reaktionswahrscheinlichkeit zu erhöhen wurde bislang das Ozon/Sauerstoff Gemisch am Boden einer hohen Wassersäule eingeleitet, was durch den hohen Gegendruck mit hohem Energieaufwand verbunden ist. Gemäß den Lehren der gegenständlichen Offenbarung funktioniert das Einleiten des Ozons auch mit einer niedrigen Wasservorlage und dadurch deutlich energiesparender. In connection with the present disclosure, it should be noted that the solubility of ozone in water decreases with increasing temperature and increases with increasing pressure. The half-life of ozone in pure water is about 20 minutes before it breaks down to oxygen again. The more polluted the wastewater, the shorter the half-life due to the high reactivity of ozone. In order to increase the contact time and the likelihood of a reaction, the ozone / oxygen mixture has so far been introduced at the bottom of a high column of water, which is associated with high energy expenditure due to the high counter pressure. According to the teachings of the present disclosure, the introduction of the ozone also works with a low water reserve and therefore significantly more energy-saving.

[0052] Die Menge des Abwassers im inneren der Reaktorkammer 2 übersteigt die Menge des Abwassers, das gerade von der Kreislaufpumpe 18 über den Bypass 17 geleitet wird und beträgt üblicherweise ein deutliches Vielfaches der Kreislaufpumpenwassermenge. Das bedeutet, dass im Verhältnis zur Aowassermenge ein sehr hoher Ozongasanteil zugemischt werden kann. Da das Volumen der Reaktorkammer 2 durch die Pumpenwirkung des Bläschenerzeugers 4 vielfach turbulent umgewälzt wird, steht dem Abwasser immer ausreichend Ozon zur Verfügung, sodass die Ozonlöslichkeit und die Geschwindigkeit des Ozonabbaus kaum mehr begrenzendend wirken. Der Erfinder hat in Versuchen festgestellt, dass bei einem Reaktor bzw. einer Reaktoranordnung gemäß der gegenständlichen Offenbarung bis etwa 40°C Abwassertemperatur kaum eine Beeinträchtigung der Funktionalität erkennbar ist. Der hohe Ozongasanteil im Abwasser ist durch eine milchige Farbe des Abwassers, die durch die vielen kleinen Gasblasen verursacht wird, optisch erkennbar. The amount of waste water inside the reactor chamber 2 exceeds the amount of waste water that is being passed from the circulation pump 18 via the bypass 17 and is usually a significant multiple of the circulation pump water amount. This means that a very high proportion of ozone gas can be added in relation to the amount of Aowwasser. Since the volume of the reactor chamber 2 is often circulated in a turbulent manner by the pumping action of the bubble generator 4, there is always sufficient ozone available in the wastewater, so that the ozone solubility and the rate of ozone depletion are hardly limiting. The inventor has found in experiments that in a reactor or a reactor arrangement according to the present disclosure up to a waste water temperature of approximately 40 ° C., an impairment of the functionality is hardly recognizable. The high proportion of ozone gas in the wastewater is visually recognizable by the milky color of the wastewater, which is caused by the many small gas bubbles.

[0053] Im inneren der geschlossenen Mischpumpe (d.h. im Inneren des Gehäuses 20) steigt der Wasserdruck etwas an, wodurch die Löslichkeit des Ozons und - durch das hohe Angebot an Ozon - die Reaktivität des Ozons stark erhöht ist. Die spezifisch geringen Energiekosten bleiben bei Behandlung großer Abwassermengen durch angepasste Reaktorgrundfläche erhalten. Der gegenständliche Reaktor weist dadurch eine gute Skalierbarkeit auf. Die gegenständlichen Lehren lassen sich somit sowohl für kleine Anlagen, als auch für großindustrielle Anlagen vorteilhaft ausnutzen. In the interior of the closed mixing pump (i.e. in the interior of the housing 20) the water pressure rises somewhat, as a result of which the solubility of the ozone and - due to the high supply of ozone - the reactivity of the ozone is greatly increased. The specifically low energy costs are retained when treating large amounts of wastewater thanks to an adapted reactor floor area. The reactor in question therefore has good scalability. The present teachings can thus be used advantageously for small systems as well as for large industrial systems.

[0054] In der Beschreibung und den Ansprüchen bedeutet die Ausdrücke „im Wesentlichen“ oder „etwa“, sofern nichts anderes an Ort und Stelle angegeben ist, eine Abweichung von bis zu 10 % des angegebenen Wertes, wenn es physikalisch möglich ist, sowohl nach unten als auch nach oben, ansonsten nur in die sinnvolle Richtung, bei Gradangaben (Winkel und Temperatur) sind damit + 10° gemeint. In the description and the claims, the terms "substantially" or "approximately", unless otherwise stated on the spot, mean a deviation of up to 10% of the stated value, if physically possible, both according to down as well as up, otherwise only in the sensible direction, degrees (angle and temperature) mean + 10 °.

[0055] Die in den einzelnen Ausgestaltungen und Beispielen angegebenen einzelnen Merkmale und Varianten können (sofern nicht an Ort und Stelle etwas anderes ausgeführt ist) mit denen anderer Beispiele und Ausgestaltungen frei kombiniert und insbesondere zur Kennzeichnung der Erfindung in den Ansprüchen ohne zwangsläufige Mitnahme der anderen Details der jeweiligen Ausgestaltung bzw. des jeweiligen Beispiels verwendet werden. The individual features and variants specified in the individual configurations and examples can (unless otherwise stated on site) freely combined with those of other examples and configurations and, in particular, to characterize the invention in the claims without necessarily taking the others along Details of the respective design or the respective example are used.

BEZUGSZEICHEN: REFERENCE MARK:

Reaktor 1 Hauptreaktor 1‘ Vorstufenreaktor 1“ Reaktorkammer 2 Ozoneinleitung 3 Bläschenerzeuger 4 Elektroden 5 Öffnung 6 Schaumsteigeinrichtung 7 Schaumzerstörer 8 Turbolatorstruktur 9 Dosiereinrichtung 10 Austragleitung 11 Abtrennbehälter 12 Messeinrichtung 13 Restgasableitung 14 Ozonquelle 15 Rückführpumpe 16 Bypass 17 Kreislaufpumpe 18 Motor 19 Reactor 1 Main reactor 1 ‘Pre-stage reactor 1“ reactor chamber 2 Ozone inlet 3 Bubble generator 4 Electrodes 5 Opening 6 Foam rising device 7 Foam destroyer 8 Turbolator structure 9 Dosing device 10 Discharge line 11 Separation tank 12 Measuring device 13 Residual gas discharge 14 Ozone source 15 Recirculation pump 16 Bypass 17 Circulation pump 18 Motor 19

Gehäuse 20 Fluideinlass 21 Fluidauslass 22 Probenfläschchen 23 Housing 20 fluid inlet 21 fluid outlet 22 sample vial 23

Claims

1. Reactor (1) for wastewater treatment with a reactor chamber (2) for a liquid phase of the wastewater, electrodes (5) and at least one ozone inlet (3) being provided in the reactor chamber (2) and wherein in the reactor chamber (2) a Bubble generator (4) is arranged, which disperses the introduced ozone in the form of bubbles and mixes it turbulently with the liquid phase of the wastewater, characterized in that an upper opening (6) of the reactor chamber (2) opens into a foam riser (7) for a foam phase of the wastewater , wherein a foam limit for the foam phase is defined by a foam destroyer (8).

2. Reactor (1) according to claim 1, characterized in that the reactor (1) has a discharge line (11) which is arranged in the direction of the rising foam after the foam destroyer (8) and which leads to a separation container (12).

3. Reactor (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the reactor (1) has a residual gas discharge line (14) for unused ozone arranged in the direction of the rising foam after the foam destroyer (8).

4. Reactor (1) according to claim 3, characterized in that the residual gas discharge line (14) is led to a precursor reactor (1 ”) in which the unused ozone is reused.

5. Reactor (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electrodes (5) consist at least essentially of graphite.

6. Reactor (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bubble generator (4) has a rotatable three-dimensional turbolator structure (9), preferably in the form of a grid wheel.

7. Reactor (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the reactor (1) has a metering device (10) for auxiliary substances, such as oxidation aids, substances for adjusting the pH value and / or neutralizing agents.

8. Reactor (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that a measuring device (13) is provided for determining a redox value and / or a pH value and / or a conductivity of the waste water.

9. Reactor arrangement with a main reactor (1 °) and a precursor reactor (1 "), wherein the main reactor (1 °) and / or the precursor reactor (1 °) is a reactor (1) according to one of claims 1 to 8 and wherein a Residual gas discharge (14) from the main reactor (1 °) to the precursor reactor (1 '°) is performed.

10. A method for treating wastewater in a reactor (1), wherein ozone is introduced into a liquid phase of the wastewater, wherein the wastewater is treated electrolytically with electrodes (5) and wherein the ozone is dispersed in the form of bubbles and turbulent with the liquid phase of the wastewater is mixed, characterized in that a foam phase of the waste water is allowed to rise in a foam rising device (7) as a foam column, a foam boundary being defined by a foam destroyer (8).

11. The method according to claim 10, characterized in that the foam destroyer (8) is deactivated at least temporarily in order to let a foam crown rise above the foam boundary and divert it into a separation container (12).

12. The method according to any one of claims 10 to 11, characterized in that at least one auxiliary substance is introduced into the reactor chamber (2) and / or the foam rising device (7).

13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that unused ozone is collected via a residual gas discharge line (14) and fed to a preliminary stage reactor (1 ″).

14. The method according to any one of claims 10 to 13, characterized in that a redox value and / or a pH value and / or a conductivity of the wastewater is measured.

15. The method according to any one of claims 10 to 14, characterized in that the electrodes (5) are reversed in polarity at intervals.

In addition 3 sheets of drawings