DE1517440C - Verfahren zur Ozonisierung von strömendem Wasser - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ozonisierung Wasser verbleibender höherer Ozonüberschuß wird

von strömendem Wasser durch Einführung eines mit keine Wirkung hinsichtlich einer Metallkorrosion der

gasförmigem Ozon angereicherten Nebenstroms unter Wasserleitungen ausüben, da die genannten Phosphate

erhöhtem Druck in einen Hauptstrom. als Inhibitoren wirken.

■Auf Grund langwieriger, wissenschaftlicher Unter- 5 Das für die sofortige Desinfektion von verunreinig-

suchungen wurde festgestellt, daß zur vollkommenen tem Wasser erforderliche freie, aktive Ozon wird

Abtötung von pathogenen Keimen und zur Verhütung erfindungsgemäß auch bei sehr hohen Wasserdrücken

einer Re-Infektion des mit Ozon behandelten Wassers durch eine Entspannung des ozonhaltigen Teilstroms

im Bereich der Wasserversorgungsanlage, d. h. nach kurz vor der Impfstelle erreicht. Das freie Ozon kann einer gewissen Einwirkungszeit des Ozons, noch ein io somit schnell und sicher vom Wasser absorbiert werden,

Überschuß von 0,1 bis 0,2 g O₃/m³ Wasser vorhanden und nach kurzer Reaktionszeit ist es möglich, die

sein muß. Je nach chemischer Wasserbeschaffenheit ist überschüssigen Gase über eine spezielle Entgasungs-

es zur Erfüllung dieser Forderung der Wasserwirtschaft einrichtung kontinuierlich abzuführen. Der Entgaser

notwendig, relativ hohe Ozonmengen, meist in der ist so aufgebaut, daß nach Passieren der gesamten Größenordnung von 0,8 bis 1 g/m³ Wasser, anzuwen- 15 Wassermenge durch denselben ein praktisch gas-

den. Dies macht entsprechend dimensionierte und, wenn blasenfreies Trinkwasser in das Versorgungsnetz ab-

zur Steuerung des Ozonzusatzes besondere Maßnah- fließt. Der Einbau des Ozon-Impfstückes und des

men getroffen werden müssen, komplizierte Anlagen Entgasers kann praktisch in jede unter Druck stehende

erforderlich. Andererseits ist noch nicht geklärt, wel- Leitung mit den einfachsten Mitteln vorgenommen chen Einfluß Ozonüberdosierungen und/oder Sauer- 20 werden, d. h., das erfindungsgemäß vorgeschlagene

Stoffübersättigungen, die unter diesen Umständen auf- Verfahren einschließlich der Vorrichtungen läßt sich

treten können, auf das Material der Leitungen des in jeder bestehenden und neuen Wasserversorgungs-

behandelten Wassers ausüben. anlage mit geringem Aufwand an Materialien und

Für die Ozon-Wasser-Vermischung wurden im Ver- Kosten durchführen.

laufe der Zeit die verschiedensten Verfahren und Vor- 25 Wird die Zusammenführung des Rohwassers mit richtungen entwickelt und in der Praxis der Wasser- dem Ozon-Wasser-Teilstrom so vorgenommen, daß behandlung eingesetzt. So wird in der österreichischen die Bewegungsenergie das Verhältnis Rohwasserstrom Patentschrift 207 774 ein Verfahren zur Ozonisierung zu Teilwasserstrom von 1:1 annimmt, so bildet sich strömender Medien, insbesondere zur Reinigung von an der Impfstelle eine Zone der »fließenden Stagnation« Wasser mittels Ozon- bzw. Ozon-Gas-Gemischen be- 30 aus. Die Vermischung wird praktisch sofort infolge schrieben, bei welchem von dem Hauptstrom des der Auflösung des Strömungsfadens erreicht, ohne daß Mediums ein Teilstrom abgezweigt und nach Ver- über eine lange Rohrstrecke eine dauernde Turbulenz mischen mit einem Ozon-Gas-Gemisch in den Haupt- erforderlich ist. Der wirtschaftliche Nutzen dieser Art strom zurückgeleitet wird, wobei man den ozon- der Vermischung geht aus nachstehender Gegenüberhaltigen Teilstrom unter einem Druck von über 1 atü 35 stellung deutlich hervor: in den Hauptstrom einführt, zweckmäßig entgegen der .,„.., ,., . ^ „, . , Richtung des letzteren. ^L Direktes bishenges Ozon-Verfahren

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe 100 m³ Brunnenwasser/h im Reaktor (Druck6 mWS) gestellt, das bekannte Verfahren der Ozon-Wasser- ozonisiert; Ozonleistung 100 g/h; Förderhöhe der Vermischung zu verbessern, um eine größtmögliche 40 Brunnenwasserpumpe 2OmWS; Förderhöhe der Netz-Ozonausnutzung bei einem wirtschaftlich zumutbaren wasserpumpe 50 mWS. Apparateaufwahd zu erzielen und eine rasche und .
absolut sichere Keim- und Bakterienabtötung sicher- Elektrische Energie zustellen. Dies gelingt überraschenderweise, wenn in _f ^fur Ozonherstellung ...... 2 000 Watt/h

den Nebenstrom zusätzlich Polyphosphatlösung oder 45 ™^Γ Vermischung 1 500 Watt/h

eine Mischung von Ortho- und Polyphosphatlösung ^er Brunnenpumpe 13 500 Watt/h

in unterstöchiometrischer Menge eingespeist wird und ^der Netzwasserpumpe .. ·■ 37 000 Watt/h

wenn am Vermischungspunkt von Neben- und Haupt- gesamte Energie 54 000 Watt/h

strom das Verhältnis der kinetischen Arbeit Neben- = 540 W/m³ Wasser

strom zu Hauptstrom wie 1:1 ist. -.. _;5o _Ozonzeh 0,2 g/m³ Wasser

Esha sich nämlich gezeigt daß eine nach dem,ndi- Ozonüberschuß 0,4 gnv» Wasser

rekten Verfahren unter Überdruck hergestellte, jedoch Ozonverlust 0 4 g/m³ Wasser

mit einer über dem Ozonlöslichkeitsverhältnis liegen- " '

den Ozonkonzentration, demnach unechte Lösung; in Dementsprechend gefundener Wirkungsgrad = 0,6, das Rohwasser eingepreßt, außerordentlich wirksam 55 das sind bei berechnetem Wirkungsgrad 1,0=900 W/m³, auf pathogene Keime, Bakterien und Bazillen ist. So _o _ erfolgt hier schon bei Anwendung geringster über der . ²· ^Verfahren gemäß der Erfindung Ozonzehrung liegender Ozonmengen ein enormer 100 m³ Brunnenwasser in geschlossener Druck-Keimsturz, der zeitlich kaum erfaßbar ist. Das Fehlen leitung ozonisiert; Ozonleistung 100 g/h; Fördervon Ozoniden an der Impfstelle beweist ferner, daß 60 höhe der Druckerhöhungspumpe für Teilwasserstrom diese Wirkung nur dem freien, aktiven Ozon zuzu- 100 mWS; Förderhöhe der Netzwasserpumpe 5OmWS. schreiben ist. Der Zusatz von Polyphosphatlösung oder .
einer Mischung von Ortho- und Polyphosphatlösung Elektrische Energie

intensiviert die Verteilung des Ozons im Wasser und ^f"^r Ozonherstellung 2 000 Watt h

bewirkt weiter eine beschleunigte Entgasung, so daß 65 J* Druckerhöhungspumpe 6 000 Watt h

im Gegensatz zu einem bekannten Verfahren die der Netzwasserpumpe .... 37 000 Watt/h

Abführung von Ballastgasen, z. B. Stickstoff, schon gesamte Energie 45 000 Watt/h

nach kurzer Zeit vorgenommen werden kann. Ein im = 450 W/m³ Wasser

Ozonzehrung 0,2 g/m³ Wasser

Ozonüberschuß 0,73 g/m³ Wasser

Ozonverluste 0,07 g/m³ Wasser

Dementsprechend gefundener Wirkungsgrad = 0,93, das sind bei berechnetem Wirkungsgrad 1,0 = 475 W/m³.

Bei Nichteinhalten des Verhältnisses der Bewegungsenergie Rohwasserstrom zu Teilwasserstrom von 1:1 kann mit einer einwandfreien Wirkung der Vermischung nicht gerechnet werden, was nachstehende Untersuchungsresultate wiedergeben:

Verhältnis der Bewegungsenergie

stöchiometrischer Dosierung entsprechend der Verordnung für den Zusatz fremder Stoffe zum Trinkwasser. Für die Verteilung und Entkeimungsgeschwindigkeit vonOzon, eingebracht in Trinkwasser, 26° dGH, als Luft-Ozon-Gemisch unter einem Druck von 5,6atü, ergaben sich ohne und mit Zusatz von Grahamsalz 3 g P₂O₅/m³ Trinkwasser, die folgenden Resultate nach einer Kontaktzeit von 18 Sekunden und T= 8 ° C:

Rohwasserstrom zu Teilwasserstrom

1,0

1,0

Wirkungsgrad

-0,5

Ό,93 bis 0,97

Ό,65 bis 0,75

Ozonzu satz	Ohne Phosphatzusatz	Keime/100 ml	Mit Phosphatzusatz	Keime/100 ml
g/m3 Wasser	mg O3/l	4700	mg Os/1	5500
0,00	0,00	2750	0,00	680
0,15	0,05	695	0,10	0
0,20	0,08	36	0,13	0
0,3	0,15	0	0,19	0
0,4	0,21	0,26

Eingehende Untersuchungen des Entkeimungseffektes erbrachten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Vermischung außerordentlich günstige Resultate, die sich überraschenderweise noch durch den Zusatz von PolyphosphatdervorgenanntenZusammensetzung verbessern ließen. Die mit Phosphatzusatz gemessenen Werte zeigen eine deutliche Steigerung des Verteilungs- und Entspannungseffektes bei unter-Sauerstoffmessungen, durchgeführt in mit Luft begastem und entgastem, mit Phosphat behandeltem Trinkwasser, erbrachten weiterhin überraschende Ergebnisse hinsichtlich des Entgasungseffektes und der Sauerstoffsättigung. So wurden für die einzelnen Phosphate, wie sie in der Wasseraufbereitung eingesetzt werden, in natürlichem Grundwasser, 17° dGH und 765 mm Druck, bei gleicher Begasungsart und Dauer aller Proben erhalten:

Phosphat

Reaktionszeit	Vor	Sauerstoffsättigung, °	Begasung	85,5	/o	nach
für Entgasung				85,5		Entgasung
Sekunden	74	nach		89,5		83,5
345	77		95		81,7
335	77		94		81,7
310	79			80,7
275	79		80,7
245

O

Na₂HPO₄ ..
Na₄P₂O₇ ..
Na₅P₃O₁₀ ..
Grahamsalz

0,0
5,0
5,0
5,0
5,0

Aus diesen Daten ist deutlich zu ersehen, daß die Entgasungszeit von mit Grahamsalz behandeltem Wasser gegenüber unbehandeltem Wasser wesentlich verkürzt werden kann und ferner eine Übersättigung des Wassers mit Luftsauerstoff vermieden wird.

Die Kombination des erfindungsgemäßen Vermischungsverfahrens mit Grahamsalzzusatz gestattet somit eine außerordentlich schnelle und intensive Verteilung von Ozon in Wasser, eine rasche und sichere Tötung von pathogenen Wasserkeimen und Bakterien sowie Bazillen, beschleunigt die Abtrennung von Ballastgasen und vermeidet Sauerstoffsättigungen des behandelten Wassers. Der Zusatz von Grahamsalz hat außerdem bei aggressiven Wässern oder bei solchen, die zur Abscheidung von CaCO₃ neigen, den Vorteil, daß Korrosionen oder Ablagerungen innerhalb des Versorgungsnetzes vermieden werden.

An Hand der Zeichnung wird nachfolgend das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben:

Durch das im Hauptstrom angeordnete Impf stück 11 strömt das Rohwasser. Über die Rohrleitung 12 wird mittels der Druckerhöhungspumpe 13 ein Teilwasserstrom entnommen und über den Injektor 14 geführt. Dieser saugt aus dem Ozonerzeuger 15 gasförmiges Ozon an, vermischt es mit dem Teilwasserstrom und führt diese Mischung über die Leitung 16 zum Impfstück 11. Der Auslauf 17 der in das Impfstück 11 mündenden Teilstromleitung ist dem Hauptwasserstrom entgegengerichtet und befindet sich in der Längsachse des Impfstücks 11. Sein Austrittsquerschnitt ist so dimensioniert, daß hier die Bewegungsenergie des Teilstroms gleich der des Hauptstromes ist.

Die anschließende Rohrstrecke 18 dient als Reaktionsstrecke. Die Entgasung des mit Ozon behandelten Wassers findet in einer entsprechend dimensionierten Vorrichtung statt, in der Zeichnung als T-Stück 19 ausgeführt, und zwar kontinuierlich über die Schwimmervorrichtung 20, so daß zum Netz 21 ein gasblasenfreies Wasser abfließt.
Der Zusatz von Polyphosphat erfolgt mittels einer Dosierpumpe 22 über die Dosierleitung 23. Das Polyphosphat befindet sich als wäßrige Lösung im Behälter 24. Die Dosierpumpe 22 und die Druckerhöhungspumpe 13 sind elektrisch parallel geschaltet, so daß die Polyphosphatimpfung zugleich mit dem Ozonzusatz erfolgt.

Um auch bei schwankendem Wasserdurchfluß die Bewegungsenergie und den Phosphatzusatz konstant zu halten, kann die Teilwasserleitung 16 mit einer elektrisch oder hydraulisch gesteuerten Blende ausgerüstet werden und der Phosphatzusatz mittels eines vor dem Impfstück 11 liegenden Wirkdruckzumischers erfolgen. Es ist auch möglich, die Phosphatzugabe durch eine in der Teilstromleitung angeordnete Pro-

portionalsteuerung, welche auf die Dosierpumpe 22 wirkt, der Teilstrommenge anzupassen.

Eine Stufenschaltung ist durch den Einsatz mehrerer Druckerhöhungspumpen 13 und Dosierpumpen 22 möglich.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Ozonisierung von strömendem Wasser durch Einführung eines mit gasförmigem Ozon angereicherten Nebenstroms unter erhöhtem Druck in einen Hauptstrom, dadurch gekennzeichnet, daß in den Nebenstrom zusätzlich Polyphosphatlösung oder eine Mischung von Ortho- und Polyphosphatlösung in unterstöchiometrischer Menge eingespeist wird und daß am Vermischungspunkt von Neben- und Hauptstrom das Verhältnis der kinetischen Arbeit Nebenstrom zu Hauptstrom wie 1:1 ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen