DE19517039C2 - Vorrichtung zur oxidativen Photopurifikation - Google Patents

Vorrichtung zur oxidativen Photopurifikation

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Description

Zylindrischer Tankreaktor in vertikaler Anordnung zur oxi­ dativen Photopurifikation eines strahlungsdurchlässigen Me­ diums, das oxidierbare Kohlenstoffverbindungen als Verun­ reinigung und einen Absorber enthält, der unter Einwirkung optischer Strahlung radikalische Oxidationen auslösende Ra­ dikale bildet, enthaltend:
einen unteren Zulauf für zu bestrahlendes Medium und einen oberen Ablauf für bestrahltes Medium,
mindestens drei Strahlungsquelleneinheiten, die jeweils ei­ nen in einem Hüllrohr von mehr als 6 cm Durchmesser ange­ ordneten Strahler aufweisen und die kranzförmig achsparal­ lel um die Längsmittelachse des Tankreaktors angeordnet sind,
nach Anspruch 64 des Hauptpatentes 44 38 052 C2.
Vorrichtungen der vorgenannten Art können aus einzelnen Photoreaktoren bestehen oder aus in Reihe verbundenen, ein­ zelnen Photoreaktoren zusammengesetzt sein. Mit solchen Vorrichtungen können hohe Reinigungsgrade erzielt werden, wenn die verunreinigten Medien verhältnismäßig geringe Mengen an Verunreinigungen enthalten, wie es beispielsweise bei der Verunreinigung von Grund- oder Trinkwässern mit Ha­ logenkohlenwasserstoffen oft der Fall ist. Jedoch lassen sich damit nur begrenzte Durchflußleistungen und nur be­ grenzte Umsätze bei der oxidativen Photopurifikation erzielen. Diese Vorrichtungen sind daher weniger für hohe Umsät­ ze relativ stark verunreinigter Medien geeignet.
Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Durchflußphotoreaktor der eingangs genannten Art zu schaffen, der durch hohe Bestrahlungs- und Durchflußlei­ stungen hohe Abbauraten von Verunreinigungen in stärker verunreinigten Medien ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine zusätzliche Strahlungsquelleneinheit entlang der Längsmit­ telachse des Tankreaktors angeordnet ist.
Jede Strahlungsquelle ist dabei vorzugsweise als eine Strahlungsquelleneinheit mit einem Quecksilbermitteldruck­ strahler ausgebildet, der von einem Hüllrohr aus Quarzglas umgeben ist, das die Einstrahlungsfläche bestimmt.
Vorteilhafterweise ist der untere Zulauf für das zu be­ strahlende Medium in einem unteren Abschlußteil des Tankre­ aktors angeordnet, und es ist für jede Strahlungsquellen­ einheit eine Begasungseinrichtung vorgesehen, die eine un­ ter der zugehörigen Strahlungsquelleneinheit angeordnete Feinporenfritte enthalten kann. Der dadurch erzeugte auf­ steigende Strom fein verteilter Sauerstoffblasen bewirkt die Durchmischung des Mediums während des Durchflusses durch den Tankreaktor bei der Bestrahlung und stellt si­ cher, daß das Medium mit Sauerstoff gesättigt ist, wodurch die Photopurifikation durch zusätzliche oxidierende Abbau­ reaktionen und erhöhte Quantenausbeute gefördert wird. Die Strahlungsquelleneinheiten sind in einem oberen Abschluß­ teil gehaltert, und das obere Abschlußteil ist mit einem Gasausgang versehen.
Bei einer bevorzugten Ausführung des Tankreaktors ist der Gasausgang wahlweise durch einen Kondensator und ein Aktiv­ kohlefilter mit der Atmosphäre oder einem Gaskreislauf ver­ bindbar, der eine Umlaufpumpe, einen Absorber für Kohlendi­ oxid und die Begasungseinrichtungen einschließt.
Vorteilhafterweise enthält der Tankreaktor gemäß Anspruch 43 des Hauptpatentes 44 38 052 C2 an der Innenseite der Au­ ßenwand mindestens einen Zufuhranschluß zur Zuführung von Absorber, der unter Einwirkung optischer Strahlung radika­ lische Oxidationen auslösende Radikale bildet. Dadurch kann während des Durchflusses der während der Bestrahlung ver­ brauchte radikalbildende Absorber ersetzt werden. Es muß dann nicht die gesamte erforderliche Menge an radikalbil­ dendem Absorber in dem einfließenden Medium enthalten sein, wodurch günstigere Absorptionsverhältnisse beim Eintritt des Mediums in den Tankreaktor entstehen können. Dadurch wird sichergestellt, daß beim Durchfluß durch den Tankreak­ tor während der Bestrahlung die einfallende Strahlung wei­ testmöglich zur Photopurifikation genutzt und nicht in Ne­ benreaktionen verbraucht wird.
Vorzugsweise ist der Zulauf des Tankreaktors an eine Misch­ kammer für das zu bestrahlende Medium angeschlossen, die mit einer Dosiervorrichtung zur Zuführung von radikalbil­ dendem Absorber, einer pH-Meß- und Regelvorrichtung zur Einstellung des pH-Wertes und einer Sauerstoffquelle ver­ bunden ist.
Die Dimensionierung des Tankreaktors kann ohne weiteres an die jeweils geforderten Durchflußleistungen angepaßt wer­ den. Auch die Anzahl der Hüllrohre und Strahlenquellen, so­ wie deren Strahlungsleistung und gegenseitiger Abstand kön­ nen entsprechen den jeweiligen Verunreinigungsgraden bzw. CSB-Werten und den dadurch bedingten Absorptionsverhältnis­ sen gewählt werden. Bei hohen Verunreinigungsgraden können gegebenenfalls mehrere Tankreaktoren unter Bildung ver­ schiedener Reinigungsstufen im Durchfluß hintereinanderge­ schaltet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildun­ gen dargestellt und wird nachfolgend an Hand der Bezugszei­ chen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen
Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch ein Ausfüh­ rungsbeispiel eines Tankreaktors nach der Erfin­ dung;
Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch den Tankre­ aktor nach Fig. 1; und
Fig. 6 ein Blockschema einer Photopurifikationsanlage mit einem Tankreaktor nach Fig. 4 und 5.
In Fig. 4 ist ein allgemein zylindrischer Tankreaktor 73 in vertikaler Anordnung dargestellt. Der Tankreaktor 73 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem zylindri­ schen Mittelteil 74, einem unteren Abschlußteil 75 und ei­ nem oberen Abschlußteil 76 zusammengesetzt, wobei die Ab­ schlußteile 75 und 76 durch übliche Flanschverbindungen druckdicht mit dem Mittelteil 74 verbunden sind. Der Tank­ reaktor 73 bildet für das durchfließende, zu bestrahlende Medium einen druckfesten Behälter, der beispielsweise aus Glas, Keramik, emailliertem Stahl, Edelstahl oder Kunst­ stoff gefertigt ist. Das Mittelteil 74 ist nahe seinen En­ den mit Einrichtungen 77 zur Strömungsgleichrichtung für das durchfließende, zu bestrahlende Medium versehen; in dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Einrichtungen 77 von Lochplatten gebildet.
Das untere Abschlußteil 75 ist mit einem Zulauf 78 für das zu bestrahlende Medium versehen. Durch dieses Abschlußteil 75 sind Begasungsleitungen 79 abdichtend hindurchgeführt, die jeweils mit einer För­ derpumpe 80, bevorzugt in Form einer Membranpumpe, versehen sind und sich durch die Lochplatte 77 hindurch erstrecken. Die Begasungsleitungen 79 enden jeweils in Begasungsvor­ richtungen 81, die vorzugsweise als Feinporenfritten ausge­ führt sind.
Das obere Abschlußteil 76 enthält einen Gasausgang 82 mit einem innerhalb des Abschlußteils 76 angeordneten, üblichen Spritzschutz 83. Weiterhin sind in das obere Abschlußteil 76 Halterungs- und Versorgungsmittel 84 für eine Mehrzahl von Strahlungsquelleneinheiten 85 und eine Temperaturmeß­ einrichtung 86 abdichtend eingesetzt. Die Strahlungsquel­ leneinheiten 85 und die Temperaturmeßeinrichtung 86 er­ strecken sich durch die obere Lochplatte hindurch in das Innere des Mittelteils 74, und die Anzahl und Anordnung der Halterungs- und Versorgungsmittel 84 entsprechen der Anzahl und Anordnung der Strahlenquelleneinheiten 85 im Mittelteil 74.
Das Mittelteil 74 enthält nahe seinem oberen Ende einen Ab­ lauf 87 für bestrahltes Medium und Probenahmeeinrichtungen 88, die über die Länge des Mittelteils 74 verteilt sind und unterschiedlich weit in das Innere des Mittelteils 74 hin­ einragen. Weiterhin sind an dem Mittelteil 74 ein Schauglas 89 zu Beobachtungszwecken und ein oder mehrere UV-Sensoren 90 zur Überwachung der Strahlungsquelle angebracht. Schließlich ist eine Zufuhrvorrichtung 91 für die Zufuhr von radikalbildendem Absorber während der Bestrahlung bzw. während des Durchflusses des zu bestrahlenden Mediums durch den Tankreaktor 73 vorgesehen. Die Zufuhrvorrichtung 91 verläuft längs des Umfangs des Mittelteils 74 und ist mit (nicht gezeigten) Einspritzdüsen versehen, durch die dem Medium radikalbildender Absorber zugeführt werden kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur eine solche Zufuhrvorrichtung 91 vorgesehen, die in der Längsmitte des Mittelteils 74 angeordnet ist. Gegebenenfalls können auch mehrere solche, über die Länge des Mittelteils 74 verteilte Zufuhrvorrichtungen 91 vorgesehen werden.
Die Strahlungsquelle besteht aus mehreren Strahlungsquel­ leneinheiten 85, die an externe Vorschaltgeräte in einem Schaltschrank angeschlossen sind. Jede solche Einheit 85 enthält einen Strahler 92, der von einem Hüllrohr 93 koa­ xial umgeben ist, das am unteren Ende geschlossen ist. Der Strahler 92 erstreckt sich über den größten Teil der Länge des Mittelteils 74. Das geschlossene Ende des Hüllrohres 93 befindet sich dicht oberhalb der zugehörigen Begasungsvor­ richtung 81. Es ergibt sich somit, daß der von den Bega­ sungsvorrichtungen 81 aufsteigende Strom von fein verteil­ ten Sauerstoffblasen im wesentlichen entlang den Hüllrohren 93 verläuft und dadurch eine Durchmischung des durchflie­ ßenden Mediums mit der Schicht des Mediums bewirkt, die un­ mittelbar den Hüllrohren 93 benachbart ist und in der die einfallende Strahlung absorbiert wird.
Wie sich in Verbindung mit dem in Fig. 5 gezeigten Quer­ schnitt des Tankreaktors 73 ergibt, sind die Strahlungs­ quelleneinheiten 85 kranzförmig um die Längsmittelachse 94 des Tankreaktors 73 angeordnet und verlaufen parallel zu dieser Längsmittelachse. In dem gezeigten Ausführungsbei­ spiel sind 5 Strahlungsquelleneinheiten 85 in gleichen ge­ genseitigen Abständen zwischen der Längsmittelachse 94 und der Innenseite des Mittelteils 74 angeordnet.
Eine weitere Strahlungsquelleneinheit 85 ist entlang der Längsmittelachse 94 des Tankreaktors 73 angeordnet. Die An­ zahl der Strahlungsquelleneinheiten 85 und ihr gegenseiti­ ger Abstand hängen von der jeweils aufzubringenden Strah­ lungsleistung ab.
Jede Strahlungsquelleneinheit 85 ist entsprechend dem Hauptpatent 44 38 052.6 C2 unter Berücksichtigung der Qua­ dratwurzelabhängigkeit der Radikalbildung von der Bestrahlungsstärke aufgebaut und enthält einen Strahler 92 vorzugsweise in Farm eines Quecksilber­ mitteldruckstrahlers mit einer Nennleistungsaufnahme im Be­ reich von 10 bis 250 W/cm Bogenlänge, der je nach den Be­ strahlungsanforderungen ausgewählt wird. Das Hüllrohr 93 umgibt die Strahlungsquelle 92 koaxial zu deren Längsachse in einem Radialabstand, der größer als 3 cm ist, und vor­ zugsweise mehr als 3 cm bis 13 cm beträgt, wobei der Be­ reich von 4 bis 9 cm am meisten bevorzugt ist. Die nachfol­ gende Tabelle 4 zeigt die Dimensionen ausgewählter Hüllroh­ re 93.
TABELLE 4
Dimensionen ausgewählter Hüllrohre
In der folgenden Tabelle 5 sind die Daten verschiedener Tankreaktoren 73 angegeben, die unterschiedliche Zahlen von kranzförmig angeordneten Strahlungsquelleneinheiten 85 mit Hüllrohren 93 mit einem Radius von 8 cm enthalten.
TABELLE 5
Daten ausgewählter Tankreaktoren mit unterschiedlichen Anzahlen von Strahlungsquelleneinheiten auf einer Länge von 100 cm und mit Hüllrohren von 8 cm Radius
In Fig. 6 ist eine Photopurifikationsanlage in einem Blockdiagramm ähnlich Fig. 3 des Hauptpatentes 44 48 052 C2 gezeigt, die einen Tankreaktor 73 der vorstehend beschriebenen Art enthält. Eine solche Anlage dient beispielsweise zur Photopurifikation unterschiedlichster Rohwässer, wobei die Photopurifikation Teil eines Produktionsprozesses sein kann, bei dem das ge­ reinigte Wasser wieder in den Prozeß zurückgeführt wird. Die Photopurifikation kann aber auch die Endstufe eines Reinigungsverfahrens bilden. Aus Gründen der Wirtschaft­ lichkeit werden oft Verfahrenskombinationen vorgesehen, bei denen eine nachgeschaltete Aktivkohlebehandlung wohl das meiste Interesse gefunden hat. Die Kosten der Photopurifi­ kation nehmen mit abnehmender Konzentration der Verunreini­ gungen erheblich zu; deshalb wird zum Beispiel bei der Behandlung von Sickerwässern aus Deponien oft nur ein Teilab­ bau der Verunreinigungen angestrebt.
Die Ausrüstung der Photopurifikationsanlage im einzelnen wird insbesondere von der Absorption des zu bestrahlenden Mediums im Wellenlängenbereich von 200 nm bis 280 nm, wie auch von seinem CSB-Wert bestimmt. Ein Beispiel wird nach­ folgend an die Beschreibung einer solchen Anlage gegeben.
Man erkennt in Fig. 6 den Tankreaktor 73 mit dem Zulauf 78 und der Begasungsleitung 79 mit den Begasungsvorrichtungen 81, sowie den Gasausgang 82, den Ablauf 87, die Probenahme­ einrichtung 88 und die Zufuhrvorrichtung 91 zur Ergänzung des radikalbildenden Absorbers während der Bestrahlung.
Das zu bestrahlende Rohwasser wird aus einer Rohwasserquel­ le 95 über eine übliche Vorreinigung 96 zur Beseitigung grober und/oder nichtwäßriger Verunreinigungen mit einer Förderpumpe 97 einer Mischkammer 98 zugeführt, die über ei­ ne weitere Förderpumpe 99 und eine Zuleitung 100 an den Zu­ lauf 78 des Tankreaktors 73 angeschlossen ist. Die Misch­ kammer 98 ist über eine Dosiervorrichtung 101 mit einem Vorrat 102 von radikalbildendem Absorber, zum Beispiel ei­ ner wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung, sowie über eine Zu­ leitung 103 mit einer Sauerstoffdruckquelle 104 verbunden. Der Sauerstoff wird in bekannter Weise durch Begasungsfrit­ ten oder Injektoren in das Medium eingebracht. Die Misch­ kammer 98 ist weiterhin über eine Zuleitung 105 an eine pH- Meß- und -Regeleinrichtung 106 angeschlossen, die je nach Bedarf saures oder basisches Neutralisationsmittel aus Vor­ ratsgefäßen 107 bzw. 108 entnimmt und der Mischkammer 98 zuführt. Solche pH-Meß- und -Regeleinrichtungen sind in der Technik gebräuchlich und bedürfen keiner weiteren Beschrei­ bung. Schließlich kann auch eine Zuleitung 109 vorgesehen sein, die von einem Vorratsgefäß 110 ausgeht und durch die der Mischkammer 98 Photokatalysator und/oder -sensibilisa­ tor zugeführt werden kann. In der Mischkammer 98 befindet sich eine Vorwärmanlage 111 zur Vorwärmung des zu bestrah­ lenden Mediums auf eine gegenüber der Umgebungstemperatur erhöhte Temperatur, wodurch die Abbaureaktionen begünstigt werden, die in dem mit den Zusätzen versehenen Rohwasser während der Bestrahlung im Tankreaktor 73 ablaufen.
Von der Mischkammer 98 geht eine Sauerstoffleitung 112 aus, die nicht gelösten Sauerstoff aufnimmt und mit einer För­ derpumpe 113 versehen ist. Von der Sauerstoffleitung 112 zweigen stromab von der Förderpumpe 113 die zu den Bega­ sungsvorrichtungen 81 im Tankreaktor 73 führenden Bega­ sungsleitungen 79 ab. Wie gestrichelt angedeutet ist, kann die Förderpumpe 113 eingangsseitig gegebenenfalls auch di­ rekt an die Sauerstoffdruckquelle 104 angeschlossen werden. Der Gasausgang 82 des Tankreaktors 73 kann über ein Schalt­ ventil 114 wahlweise mit einem Gaskreislauf 115 oder einem Ablaß 116 verbunden werden. Der Gaskreislauf 115 enthält eine Umlaufpumpe 117, die über einen Kohlendioxidabsorber 118 stromab von der Förderpumpe 113 an die Sauerstofflei­ tung 112 angeschlossen ist. Auf diese Weise wird der gerei­ nigte Sauerstoff in den Tankreaktor 73 zurückgeführt; bei Einstellung des pH-Wertes des Rohwassers auf einen Wert von pH 3 wird vermieden, daß Abfangreaktionen von Carbonat- und Bicarbonationen mit Hydroxylradikalen die Effektivität der Propagationsreaktionen beeinträchtigen, vgl. Tabelle 1, Ab­ schnitt 2c., des Hauptpatents 44 38 052 C2.
Soweit sich die Gewinnung von Kohlendioxid aus der Photopu­ rifikation nicht lohnt, kann auf die Verwendung des Gas­ kreislaufs 115 verzichtet werden. Das verbrauchte Gas wird dann in der dargestellten Einstellung des Schaltventils 114 durch einen Kondensator 119 und ein Filter 120, das vorzugsweise als Aktivkohlefilter ausgebildet ist, dem mit der Atmosphäre verbundenen Gasablaß 116 zugeführt. Das in dem Kondensator 119 anfallende, noch verunreinigte Kondensat wird wieder in den Tankreaktor 73 zurückgeführt.
Das aus dem Ablauf 87 des Tankreaktors 73 austretende, durch Photopurifikation gereinigte Medium hat durch die Be­ strahlung eine erhebliche Erwärmung erfahren. Nur etwa 16% der von den Strahlern 92 aufgenommenen elektrischen Energie wird nämlich in wirksame UV-Strahlung umgewandelt, und ein erheblicher Teil dieser Energie wird in Wärme umgesetzt. Das so gereinigte Medium wird daher durch ein Schaltventil 121 wahlweise einem Kühler 122 oder einem weiteren Durch­ flußphotoreaktor bzw. dessen Mischkammer zugeführt. An­ schließend an den Kühler 122 passiert das so gereinigte Me­ dium zur Kontrolle ein Durchfluß-Transmissionsmeßinstrument 123, dessen Ausgangssignal beispielsweise zur Steuerung der Leistungsaufnahme der Strahlungsquelleneinheiten 85 oder zur Steuerung der Förderpumpe 99 genutzt werden kann.
Der Ausgang des Durchfluß-Transmissionsmeßinstruments 123 führt in dem dargestellten Ausführungsbeispsiel über ein Schaltventil 124 und eine Aktivkohleanlage 125 zu einem Auslauf 126; die Aktivkohleanlage 125 dient zur Entfernung von nicht umgesetztem Wasserstoffperoxid. Sofern das gerei­ nigte Produkt unmittelbar weiter verwendet werden kann, kann es über das Schaltventil 124 direkt einem Auslauf 127 zugeführt werden.
Zweckmäßigerweise ist ausgangsseitig von dem Schaltventil 124 eine Umlaufpumpe 128 vorgesehen, die mit dem Zulauf 78 verbunden ist und ermöglicht, daß das mit den verschiedenen Zusätzen versehene Rohwasser bis zum Einbrennen der Strah­ ler 92 im Kreislauf geführt wird. Falls erwünscht, kann das zu bestrahlende Medium dadurch auch während der eigentlichen Bestrahlung teilweise im Kreislauf geführt werden; da­ bei wird die Förderpumpe 99 mit entsprechend verminderter Leistung betrieben.
Das Kühlmittel für den Kühler 122 am Ablauf 87 des Tankre­ aktors 73 wird vorteilhafterweise mittels einer Umlaufpumpe 129 in einem Kühlmittelkreislauf 130 geführt, in den die Vorwärmanlage 111 der Mischkammer 98 eingebunden ist.
BEISPIEL
In diesem Beispiel wird die Photopurifikation eines biolo­ gisch vorgereinigten Deponiesickerwassers in der vorstehend beschriebenen Photopurifikationsanlage beschrieben. Das biologisch vorgereinigte Deponiesickerwasser hatte die fol­ genden Daten:
Gelbliche Flüssigkeit; Extinktion 2,45 cm-1 bzw. Transmissi­ on 0,00355 bei einer Wellenlänge von 254 nm in einer Schichtdicke von 1 cm;
CSB-Wert: 1,9 kg/m3, davon
AOX (Adsorbierbare Organohalogenverbindungen): 1,50 g/m3.
Die Photopurifikationsanlage hatte folgende Daten:
Tankreaktorinnenradius: 31 cm;
5 Strahlungsquelleneinheiten 85 in kranzförmiger Anordnung, Radialabstand 20 cm von der Längsmittelachse 94;
Hüllrohrradius: 7 cm;
Hüllrohrlänge: 150 cm;
Gegenseitiger Abstand im Kranz: 9,5 cm;
Abstand von der Innenwand des Tankreaktors: 4 cm;
1 Strahlungsquelleneinheit in der Längsmittelachse 94, Ra­ dialabstand 6 cm vom Kranz;
6 Quecksilbermitteldruckstrahler 92 mit einer Nennlei­ stungsaufnahme von je 15 kW, insgesamt 90 kW;
UV-Einstrahlung (auf 254 nm umgerechnet): 1,5 UV-kW je Strahler 92 bzw. 9 UV-kW insgesamt entsprechend 68,76 Mol Photonen von 254 nm;
Bogenlänge: 150 cm;
Hüllrohrvolumen: 23,10 Liter, insgesamt 138,54 Liter;
Tank-Bruttovolumen: 452,86 Liter;
Tank-Nettovolumen: 314,32 Liter;
Durchfluß: 754,37 m3/h bei einer linearen Strömungsgeschwin­ digkeit von 1 m/sec;
Verweilzeit: 754,37 sec bzw. 12,57 min bei einem Durchfluß von 1 m3/h.
Das Rohwasser wird in der Mischkammer 98 auf einen pH-Wert von pH 3 eingestellt, und es werden 2,8 kg Wasserstoffper­ oxid/m3 zugemischt. Unter diesen Umständen beträgt die Ex­ tinktion 4,015 cm-1 bei 254 nm. Das bedeutet, daß 90% der einfallenden Strahlung in einer Schicht von 0,25 cm Dicke und 39% der eingestrahlten Photonen von Wasserstoffperoxid absorbiert werden. Der Mischkammer 98 wird Sauerstoff in einer Menge von 3 kg/m3 zugeführt; der nicht gelöste Sauer­ stoff wird über die Sauerstoffleitung 112 und die Bega­ sungsleitungen 79 in den Tankreaktor 73 eingeleitet. Das Restgas wird nach Passieren des Kondensators 119 und des Aktivkohlefilters 120 durch den Gasablaß 116 in die Atmo­ sphäre abgeleitet.
1 kg CSB = 1 kg chemischer Sauerstoffbedarf entspricht stö­ chiometrisch 2,125 kg Wasserstoffperoxid (1 Mol Wasser­ stoffperoxid stellt 1 Grammatom Sauerstoff zur Verfügung). Dementsprechend werden 4,037 kg/m3 Wasserstoffperoxid für die Oxidation von 1,9 kg/m3 CSB benötigt; die zugegebene Menge von 2,8 kg/m3 entspricht daher 70% der theoretisch er­ forderlichen Menge.
Bei einem Durchfluß von 4,5 m3/h wird im Auslauf 126 bzw. 127 des in diesem Beispiel beschriebenen Tankreaktors 73 noch ein CSB-Wert von 0,7 kg/m3 gefunden; die AOX-Anteile wurden vollständig abgebaut. Durch 90 kWh wurden daher 1,2 kg/m3 CSB bzw. insgesamt 4,5 × 1,2 kg = 5,4 kg CSB abgebaut. Daraus ergibt sich ein Energieaufwand von 16,7 kWh pro kg abgebauter CSB.
Restliches Wasserstoffperoxid wird in der Aktivkohleanlage 125 vor dem Auslauf 126 entfernt. Das am Auslauf 126 anfal­ lende Bestrahlungsprodukt ist gegenüber dem eintretenden Produkt um ca. 17°C erwärmt. Das im Kühlkreislauf 130 ge­ führte Kühlmittel erwärmt das in der Mischkammer 98 enthal­ tene, zu bestrahlende Medium auf Temperaturen über 30°C, die für den Ablauf der Radikalkettenreaktionen beim CSB- Abbau günstig sind.
Für höhere Umsätze empfiehlt es sich, den Tankreaktor 73 dieses Beispiels mit einem größeren Innenradius von 51 cm zu versehen und mit 18 äußeren und einer mittigen Strah­ lungsquelleneinheit 85 zu bestücken. Unter sonst gleichen Umständen beträgt dann das Nettovolumen 787 Liter, und es können 14,25 m3/h zur Erzielung des gleichen CSB-Abbaus von 1,2 kg/m3 durchgesetzt werden wie im vorangegangenen Bei­ spiel beschrieben.
Noch höhere Abbauraten lassen sich erzielen, wenn unter ei­ nem Sauerstoffdruck von bis zu 3 bar gearbeitet wird. Zur weiteren Reinigung können mehrere Tankreaktoren der vorge­ nannten Art hintereinandergeschaltet werden. Wenn jedoch in einer letzten Reinigungsstufe bei sehr niedrigen Extinktio­ nen sehr hohe Reinheitsgrade verlangt werden, wird in die­ ser Endstufe ein Doppelkammerphotoreaktor eingesetzt, wie er im Hauptpatent 44 38 052 C2 in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben ist.

Claims (18)

1. Zylindrischer Tankreaktor (73) in vertikaler Anordnung zur oxidativen Photopurifikation eines strahlungsdurch­ lässigen Mediums, das oxidierbare Kohlenstoffverbindun­ gen als Verunreinigung und einen Absorber enthält, der unter Einwirkung optischer Strahlung radikalische Oxi­ dationen auslösende Radikale bildet, enthaltend:
einen unteren Zulauf (78) für zu bestrahlendes Medium und einen oberen Ablauf (87) für bestrahltes Medium,
mindestens drei Strahlungsquelleneinheiten (85), die jeweils einen in einem Hüllrohr (93) von mehr als 6 cm Durchmesser angeordneten Strahler (92) aufweisen und die kranzförmig achsparallel um die Längsmittelachse (94) des Tankreaktors (73) angeordnet sind,
nach Anspruch 64 des Hauptpatentes 44 38 052 C2,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine zusätzliche Strahlungsquelleneinheit entlang der Längsmittelachse (94) des Tankreaktors (73) angeordnet ist.
2. Tankreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Strahlungsquelleneinheit (85) mit einem Queck­ silbermitteldruckstrahler (92) ausgebildet ist, der von einem Hüllrohr (93) aus Quarzglas umgeben ist, das die Einstrahlungsfläche bestimmt.
3. Tankreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der untere Zulauf (78) für das zu be­ strahlende Medium in einem unteren Abschlußteil (75) des Tankreaktors (73) angeordnet ist, und daß eine Be­ gasungseinrichtung (79, 80, 81) für jede Strahlungsquel­ leneinheit (85) vorgesehen ist.
4. Tankreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Begasungseinrichtung eine unter der zugehörigen Strahlungsquelleneinheit (85) angeordnete Feinporen­ fritte enthält.
5. Tankreaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberes Abschlußteil (76) des Tankreaktors (73) mit einem Gasausgang (82) versehen ist und daß die Strahlungsquelleneinheiten (85) in dem oberen Abschlußteil (76) gehaltert sind.
6. Tankreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasausgang (82) wahlweise durch einen Kondensa­ tor (119) und ein Aktivkohlefilter (120) mit der Atmo­ sphäre oder mit einem Gaskreislauf (115) verbindbar ist, der eine Umlaufpumpe (117), einen Absorber (118) für Kohlendioxid und die Begasungseinrichtungen (79, 80, 81) einschließt.
7. Tankreaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Tankreaktor (73) zulauf­ seitig und ablaufseitig Einrichtungen (77) zur Gleich­ richtung der Durchströmung aufweist.
8. Tankreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (77) zur Gleichrichtung der Durchströmung von Lochplatten gebildet sind, die sich über den gesamten Querschnitt des Tankreaktors (73) er­ strecken.
9. Tankreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tankreaktor (73) mit über die Länge verteilten Probenahmeeinrichtungen (88) versehen ist.
10. Tankreaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Tankreaktor (73) ablauf­ seitig wahlweise mit einem weiteren Durchflußreaktor oder über einen Kühler (122) mit einem Auslauf (126; 127) verbindbar ist.
11. Tankreaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (122) ausgangsseitig über ein Schaltven­ til (124) wahlweise über eine Aktivkohleanlage (125) an einen Auslauf (126) oder direkt an einen Auslauf (127) anschließbar ist.
12. Tankreaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kühler (122) und das Schaltventil (124) ein Transmissionsmeßinstrument (123) eingeschal­ tet ist.
13. Tankreaktor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schaltventil (124) ausgangsseitig über eine Umlaufpumpe (128) mit dem Zulauf (78) ver­ bindbar ist.
14. Tankreaktor nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlmittelkreislauf (130) vorgesehen ist, der den Kühler (122) über eine Umlaufpumpe (129) mit einer Vorwärmeinrichtung (111) für das zu be­ strahlende Medium verbindet.
15. Tankreaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Zulauf (78) an eine Mischkammer (98) für das zu bestrahlende Medium ange­ schlossen ist, die mit einer Dosiervorrichtung (101) zur Zuführung von radikalbildendem Absorber, einer pH- Meß- und Regelvorrichtung (106) zur Einstellung des pH- Wertes und einer Sauerstoffquelle (104) verbunden ist.
16. Tankreaktor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (98) an Zufuhrmittel (109, 110) für die Zufuhr von Photokatalysator oder -sensibilisator angeschlossen ist.
17. Tankreaktor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sauerstoffquelle (104) eine Druck­ quelle ist, mittels derer das zu bestrahlende Medium mit einem Sauerstoffsättigungsdruck bis zu 3 bar beauf­ schlagbar ist.
18. Tankreaktor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (98) über eine mit einer Förderpum­ pe (113) versehene Sauerstoffleitung (112) an die Bega­ sungseinrichtungen (79, 80, 81) angeschlossen ist.
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