DE2311532A1 - METHOD FOR TREATMENT OF Aqueous LIQUIDS WITH OZONE - Google Patents
METHOD FOR TREATMENT OF Aqueous LIQUIDS WITH OZONEInfo
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Description
J,V^ Mchel J , V ^ Mchel
6 Frcnkiuii α. M-1
Pcaksliaße 136 Frcnkiuii α. M-1
Pcaksliaße 13
73687368
EMERY INDUSTRIES, INC. Cincinnati, Ohio, VStAEMERY INDUSTRIES, INC. Cincinnati, Ohio, VStA
Verfahren zur Behandlung wäßriger Flüssigkeiten mit OzonProcess for the treatment of aqueous liquids with ozone
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung wäßriger Flüssigkeiten, wie Wasser selbst, Industrieabwässer, kommunale Abwasser und andere wäßrige Flüssigkeiten, die oxydierbares Material enthalten, mit Ozon. Das Verfahren ist verschiedenerlei Anwendung fähig, beispielsweise zur Sterilisierung von Trinkwasser, zur Regulierung der Wasserfarbe, des Geruchs sowie des Geschmacks von Wasser, zur Beseitigung von metallischen Verunreinigungen aus Wasser, zur Aufbereitung städtischer und industrieller Abwässer und zur Oxydation verschiedener organischer und anderer oxydierbarer Substanzen, die in wäßrigen Medien vorhanden sind.The invention relates to a method for treating aqueous liquids, such as water itself, industrial waste water, municipal Wastewater and other aqueous liquids containing oxidizable material with ozone. The procedure is different Capable of application, for example for the sterilization of drinking water, for the regulation of the water color, des The smell and taste of water, for removing metallic impurities from water, for treatment urban and industrial wastewater and for the oxidation of various organic and other oxidizable substances that are present in aqueous media.
Zum Inkontaktbringen von Wasser, Abwasser und dgl. mit Ozon sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. Aus wirtschaftlichen und Sicherheitsgründen wird das Ozon gewöhnlich in Form von ozonisiertem Gas, d.h. in Form von ozonhaltiger Luft oder ozonhaltigem Sauerstoff angewandt. Dabei bedient man sichVarious methods are already known for bringing water, waste water and the like into contact with ozone. For economic and safety reasons, the ozone is usually in shape of ozonated gas, i.e. in the form of ozone-containing air or ozone-containing oxygen. One helps oneself
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hauptsächlich mit Rührern versehener Reaktoren, poröser Diffusoren, Injektoren oder gepackten Betten. Bei dem Verfahren unter Verwendung eines mit einem Rührwerk versehenen Reaktors wird eine Wassersäule mit Hilfe eines mit hoher Geschwindigkeit angetriebenen Turbinenrührers dadurch mit ozonisiertem Gas versetzt, daß man das Gas durch Löcher in den Rührerflügeln nahe dem Boden der Wassersäule einführt. Wenn das ozonisierte Gas durch die Löcher in den rotierenden Flügeln hindurchtritt, trifft es auf das unter Scherwirkung stehende Wasser und perlt schnell durch die Wassersäule nach oben. Di^ Methode unter Verwendung eines porösen Diffusors bedient sich einer Kontaktkammer mit Wasser, die an ihrem Boden eine poröse Platte aufweist, durch die komprimiertes ozonisiertes Gas austreten gelassen wird, das dann durch das Wasser in der Kammer nach oben perlt. Bei dem Injektorverfahren wird das ozonisierte Gas in den Ansaugteil einer Düse in einem Saug- oder Blasapparat injiziert, so daß es in dem ausströmenden Wasser in Form einer feinen Dispersion vorliegt. Diese Dispersion wird in den Bodenteil einer Wassersäule eingeleitet, und das Gas perlt durch das V/asser aufwärts. Das Verfahren unter Verwendung eines gepackten Bettes schließlich zeichnet sich dadurch aus, daß Wasser durch einen mit teilchenförmigem Material gepackten Turm nach unten strömt, während durch die Säule ozonisiertes Gas nach oben geleitet wird. Bei den bekannten Verfahren mit gepackten Säulen erfolgt die Ozonisierung des Wassers unter einer Flüssigkeitssäule in vollständig oder teilweise gefluteten Säulen,. wie in den US-Patentschriften 1 047 534 und 1 341 713 erläutert. Sämtliche der geschilderten Verfahren haben gemeinsam, daß bei ihnen die Kontaktierung des Wassers mit Ozon derart durchgeführt wird, daß das gasförmige Ozon in ein Wasservolumen eingeführt oder durch es durchperlen gelassen wird.reactors mainly equipped with stirrers, porous diffusers, Injectors or packed beds. In the method using a reactor provided with a stirrer a water column is thereby ozonized with the help of a turbine stirrer driven at high speed Gas is added by introducing the gas through holes in the stirrer blades near the bottom of the water column. When that ozonated Gas passes through the holes in the rotating blades, it hits the sheared one Water and quickly pearls up through the water column. Di ^ Method using a porous diffuser makes use of a contact chamber with water that has a porous bottom at its bottom Plate through which compressed ozonated gas is released, which then passes through the water in the chamber pearls upwards. In the injector process, the ozonated gas is introduced into the suction part of a nozzle in a suction or Blower injected so that it is present in the outflowing water in the form of a fine dispersion. This dispersion is introduced into the bottom part of a water column, and the gas bubbles up through the water. The procedure using Finally, a packed bed is characterized by the fact that water is passed through one with particulate material packed tower flows downwards, while ozonated gas is passed upwards through the column. With the known Packed column method, the ozonization of the water takes place under a column of liquid in full or partially flooded pillars ,. as discussed in U.S. Patents 1,047,534 and 1,341,713. All of the described Process have in common that the contacting of the water with ozone is carried out in such a way that the gaseous ozone is introduced into or bubbled through a volume of water.
Bei diesen geschilderten Verfahren treten jedoch eine ganze Reihe Schwierigkeiten und Nachteile auf. Wenn ozonisiertes Gas in ein Wasservolumen einperlen, eindiffundierengelassen oder injiziert wird, ist einmal die Kontaktzeit zwischen GasHowever, there are a number of difficulties and disadvantages with these processes. When ozonated Bubbling, diffusing or injecting gas into a volume of water is once the contact time between gases
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und Wasser kurz, so daß nur eine geringe Wasserteilmenge mit dem Ozon in Berührung tritt. Es ist daher mit den bekannten Verfahren äußerst schwierig, das meiste oder gar sämtliches Ozon, das dem Wasservolumen zugeführt worden ist, auszunutzen., so daß gewöhnlich nur ein Ausnutzungsgrad von etwa 80% erzielt wird. Außerdem muß ein bestimmtes Wasservolumen in den bekannten Ozonisierungskammern verhältnismäßig lange verweilen, damit eine hinreichend gründliche Ozonisierung sichergestellt wird. Weiter eignen sich die bekannten Verfahren nicht für eine kontinuierliche Durchführung, weil es schwierig ist, einen Gegenstrom zwischen Ozon und Wasser ohne Dispersion in axialer Richtung (Rückwärts- und Vorwärtsvermiscr.ung) von behandeltem und unbehandeltem Wasser in der Behandlungskammer zu erzielen, so daß die Ozonisierung nicht wirtschaftlich genug durchgeführt werden kann. Schließlich verlangt jede der hauptsächlichen herkömmlichen Methoden eine statische Flüssigkeitssäule unterschiedlicher Höhe, die von dem eingeführten Gas überwunden werden muß, wozu Energie erforderlich ist, die durch Gaskompressoren und bzw. oder mechanische Rührer geliefert werden muß.and water briefly, so that only a small amount of water comes into contact with the ozone. It is therefore known with the Process extremely difficult to utilize most or all of the ozone that has been added to the volume of water., so that usually only a degree of utilization of about 80% is achieved. In addition, a certain volume of water must be in the known ozonization chambers remain relatively long, so that a sufficiently thorough ozonization is ensured will. Furthermore, the known processes are not suitable for continuous implementation because it is difficult is, a countercurrent between ozone and water without dispersion in the axial direction (backward and forward dispersion) of treated and untreated water in the treatment chamber so that ozonation does not occur can be carried out economically enough. Finally, each of the major conventional methods requires one static liquid column of different heights, which must be overcome by the gas introduced, for which energy is required which must be supplied by gas compressors and / or mechanical stirrers.
Ziel der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Behandlung von Wasser oder anderen wäßrigen Flüssigkeiten mit Ozon in einer Weise, bei der die erwähnten Nachteile überwunden werden.The aim of the invention is therefore a method for treating water or other aqueous liquids with ozone in one Way in which the disadvantages mentioned are overcome.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung wäßriger Flüssigkeiten mit Ozon, bei dem die wäßrige Flüssigkeit im Gegenstrom mit ozonhaltigem Gas in Berührung gebracht wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Flüssigkeit als diskontinuierliche Phase und das Gas als kontinuierliche Phase geführt werden.The invention relates to a method for treating aqueous liquids with ozone, in which the aqueous liquid is brought into contact in countercurrent with ozone-containing gas. The method is characterized in that the aqueous liquid can be conducted as a discontinuous phase and the gas as a continuous phase.
Dabei wird von den bekannten Methoden völlig abgegangen. Es wurde nämlich gefunden, daß das Vorhandensein der diskontinuierlichen flüssigen und der kontinuierlichen Gasphase in der Behandlungszone für die Beseitigung der Schwierigkeiten, die bisher aufgetreten waren, von ausschlaggebender BedeutungThe known methods are completely abandoned. Indeed, it has been found that the presence of the discontinuous liquid and continuous gas phases in the treatment zone is of crucial importance in overcoming the difficulties which have previously arisen
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ist. Wie man bei nochmaliger Betrachtung der eingangs aufgeführten Verfahren des Standes der Technik leicht erkennt, wurde bei diesen Verfahren sämtlich das Ozon als diskontinuierliche Phase in eine kontinuierliche Phase aus Wasser eingebracht.is. As you can see if you look again at the ones listed at the beginning Easily recognizing prior art processes, all of the ozone in these processes was considered discontinuous Phase introduced into a continuous phase of water.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden bedeutende Einsparungen und sonstige Verbesserungen bei der Aufbereitung von verunreinigten oder Abwässern bis zu einem annehmbaren Reinheitsgrad und damit für die Erhaltung und Verbesserung der Umwelt erzielt. So können Bakterien, Viren, anorganische und organische Chemikalien und ähnliche Verunreinigungen im Wasser auf einen annehmbaren niedrigen Gehalt vermindert oder gänzlich vernichtet werden. Die Steuerung von Farbe, Geruch und Geschmack von Wasservorräten kann ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt und damit die Verwendbarkeit derartiger Vorräte erhöht und der gesundheitliche, ästhetische und Haltbarkeitswert derartiger Vorräte verbessert werden.The method according to the invention results in significant savings and other improvements in the treatment of contaminated or waste water to an acceptable level Degree of purity and thus achieved for the preservation and improvement of the environment. So can bacteria, viruses, inorganic and organic chemicals and similar contaminants in water are reduced to an acceptably low level or be completely destroyed. The control of the color, smell and taste of water supplies can also according to the invention Process achieved and thus the usability of such supplies increased and the health, aesthetic and shelf life of such supplies can be improved.
Es wurde gefunden, daß das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere in Verbindung mit einer mit Teilchen gefüllten vertikalen Kammer geeignet ist, die eine Behandlungszone für die Ozonisierung darstellt. Eine Form einer derartigen Kammer besteht aus einem mit feinteiligem Material oder Material mit großer Oberfläche, wie beispielsweise Keramikkörpern, Stahlwolle oder dgl., gepackter Turm. Die Füllung wird dabei im Inneren der Kammer suspendiert gehalten. Am oberen Ende der Kammer wird Wasser mit einer Geschwindigkeit eingeleitet, daß das Innere der Kammer befeuchtet, jedoch nicht geflutet wird, so daß das Wasser vermöge seiner eigenen Schwere als diskontinuierliche Phase über die ganze Kammer verteilt über und durch die Füllung wandert. Am Boden der Kammer wird in kontinuierlicher Phase ozonisiertes Gas eingeleitet, so daß das Gas im Gegenstrom zum diskontinuierlich herabrinnenden Wasser nach oben strömt. Unter den Ausdrücken "diskontinuierliche Flüssigkeit" und "kontinuierliche gasförmige Phase" soll das Zweiphasensystem verstanden werden, das in der Behandlungszone auftritt und bei dem die Flüssigkeit in Form von Tropfen, It has been found that the method according to the invention in particular in connection with a vertical chamber filled with particles, which is a treatment zone for the Represents ozonization. One form of such a chamber consists of one with finely divided material or material with large surface, such as ceramic bodies, steel wool or the like., packed tower. The filling is in the Kept suspended inside the chamber. At the top of the chamber, water is introduced at a rate that the interior of the chamber is humidified but not flooded, so that the water is discontinuous by virtue of its own gravity Phase migrates over and through the filling distributed over the entire chamber. At the bottom of the chamber is in continuous Phase ozonated gas introduced so that the gas in countercurrent to the discontinuously flowing water flows upwards. Under the terms "discontinuous liquid" and "continuous gaseous phase" this is intended Two-phase system that occurs in the treatment zone and in which the liquid is in the form of drops,
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Lachen oder ähnlichen diskreten Bereichen in einem praktisch ununterbrochenen gasförmigen Medium dispergiert oder verteilt ist. Anders ausgedrückt, existiert die flüssige Phase in der Behandlungszone als innere Phase aus diskreten dispergierten Flüssigkeitsteilchen verschiedener Größe in einem äußeren umgebenden gasförmigen Medium. Selbstverständlich vereinigen sich bei der Wanderung durch die Behandlungszone die Flüssigkeitsteilchen gelegentlich zu größeren Ansammlungen oder Lachen, die ihrerseits wieder von der entgegenströmenden Gasphase, die durch die Behandlungszone geleitet wird, in kleinere Teilchen aufgetrennt werden können. Jedoch bleibt die Flüssigkeit durch die gesamte Zone hindurch praktisch als interne Phase erhalten, während ihr die äußere gasförmige Phase entgegenströmt. Ein Versuch zur Bestimmung dieser wichtigen Phasenbeziehung in der Behandlungszone besteht darin, daß man den Druckabfall des ozonisierten Gases während des Verfahrens zwischen Einlaß- und Auslaßende der Zone mißt. Wenn kein oder praktisch kein Druckabfall (ΔΡ) zwischen Gaseinlaß und Gasauslaß besteht, d.h. ein derartiger Druckabfall nur null bis einige Zentimeter Wassersäule bei 4 0C beträgt, befindet sich das Gas in der kontinuierlichen Phase.Pools or similar discrete areas is dispersed or distributed in a practically uninterrupted gaseous medium. In other words, the liquid phase in the treatment zone exists as an inner phase of discrete dispersed liquid particles of various sizes in an external surrounding gaseous medium. Of course, when migrating through the treatment zone, the liquid particles occasionally unite to form larger accumulations or pools, which in turn can be separated into smaller particles by the gas phase flowing in the opposite direction, which is passed through the treatment zone. However, the liquid remains practically as an internal phase throughout the entire zone, while the external gaseous phase flows in the opposite direction. One attempt to determine this important phase relationship in the treatment zone is to measure the pressure drop of the ozonated gas between the inlet and outlet ends of the zone during the process. If no, or virtually no pressure drop (ΔΡ) exists between the gas inlet and gas outlet, such a pressure drop that is only zero to a few centimeters of water at 4 0 C, the gas is in the continuous phase.
Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Reihe von Vorteilen erzielt. Diese bestehen in einer um das Mehrhunderfache erhöhten Kontaktzeit zwischen Ozon und Flüssigkeit in der Wasserbehandlungszone, der Ausnutzung sämtlichen oder praktisch sämtlichen Ozons, das der Behandlungszone zugeführt wird, einer Verminderung der Verweilzeit für das Wasser und einer Erhöhung der Verweilzeit für das Ozon in der Behandlungszone, einem kontinuierlichenpfropfenförmigen Gegenstrom (plug flow) mit praktisch wenig oder keiner axialer Dispersion und damit ein hoher Wirkungsgrad sowie in der Beseitigung der Notwendigkeit von Energieverbrauchern, wie Gaskompressoren und bzw. oder Rührern zur Überwindung der statischen Flüssigkeitssäule in der Behandlungszone.A number of advantages are achieved by using the method according to the invention. These consist of a several hundred times increased contact time between ozone and liquid in the water treatment zone, the utilization of all or practically all of the ozone that is supplied to the treatment zone, a reduction in the dwell time for the water and an increase in the dwell time for the ozone in the treatment zone, a continuous plug flow countercurrent (plug flow) with practically little or no axial dispersion and thus a high degree of efficiency and the elimination of the need for energy consumers such as gas compressors and / or stirrers to overcome the static liquid column in the treatment zone .
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Die erwähnten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen zusammen mit anderen zweckmäßigen Merkmalen im folgenden näher erläutert werden. Ozon (0,) unterscheidet sich in seinen Eigenschaften von seinem Homologen, dem Sauerstoff, beträchtlich. Während die Löslichkeit von reinem Ozon in Wasser bei 25 0C etwa 500 PPM beträgt, ist es gegenwärtig wirtschaftlich und handelsüblich nur auf elektrischem Wege in niedrigen Konzentrationen von etwa 1 bis 4 Gew.% in Luft oder Sauerstoff erhältlich. Somit besitzt das handelsüblich hergestellte ozonisierte Gas eine verminderte Löslichkeit in Wasser bei 25 *"''. von etwa 5 bis 20 PPM. Wegen dieser verminderten Löslichkeit ist die Geschwindigkeit des Massenübergangs von Ozon in Wasser, Abwasser oder andere wäßrige Flüssigkeiten sehr gering, weshalb man bisher der Meinung war, daß dieser Massenübergang nur durch Injizieren oder Diffundieren von Gasblasen in das zu behandelnde Wasservolumen ermöglicht werden könnte. Es wurde jedoch unerwarteterweise festgestellt, daß der Massenübergang von Ozon in Wasser Kit 100%iger Auflösung, Diffusion und bzw. oder Umsetzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden kann. Das Hindurchtreten der diskontinuierlichen wäßrigen Phase durch die entgegenströmende kontinuierliche Phase aus ozonhaltigem Gas erhöht die Verweilzeit des Ozons mit dem Wasser in der Behandlungszone, verglichen mit der Verweilzeit von ozonhaltigem Gas, das in ein Wasservolumen hinein perlen gelassen wird. Es wurde analytisch festgestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren 100% des der Behandlungszone zugeführten Ozons dort verbraucht werden. Vom Standpunkt der Regelung eines kontinuierlichen Prozesses aus betrachtet, erfordert das erfindungsgemäße Verfahren für das Wasser lediglich eine, kurze Verweilzeit in der Behandlungszone, so daß die entsprechende Dosierung des in die Behandlungszone einzuführenden Ozons schnell bestimmt werden und das Verfahren entsprechend rasch gesteuert werden kann. Ein wichtiges Merkmal der Phasenbeziehung zwischen diskontinuierlicher wäßriger und kontinuierlicher ozonhaltiger Phase ist, daß eine pfropfenartige Strömung (plug flow) des Wassers durch die Behandlungszone erzielt werden kann, bei dem keine unerwünschten Rückwärts- und wenig oder keine Vorwärtsvermischun- The mentioned advantages of the method according to the invention are to be explained in more detail below, together with other useful features. Ozone (0,) differs considerably in its properties from its homologue, oxygen. While the solubility of pure ozone in water at 25 ° C. is about 500 PPM, it is currently available economically and commercially only by electrical means in low concentrations of about 1 to 4% by weight in air or oxygen. Thus, the commercially produced ozonated gas has a reduced solubility in water at 25 * "". Of about 5 to 20 PPM it was previously of the opinion that this mass transfer could only be made possible by injecting or diffusing gas bubbles into the volume of water to be treated The passage of the discontinuous aqueous phase through the countercurrent continuous phase of ozone-containing gas increases the residence time of the ozone with the water in the treatment zone compared to the residence time of ozone-containing gas which is bubbled into a volume of water. It was a It was found analytically that, in the process according to the invention, 100% of the ozone fed to the treatment zone is consumed there. From the point of view of regulating a continuous process, the method according to the invention requires only a short residence time for the water in the treatment zone, so that the appropriate dosage of the ozone to be introduced into the treatment zone can be quickly determined and the method can be controlled correspondingly quickly. An important feature of the phase relationship between discontinuous aqueous and continuous ozone-containing phases is that a plug-like flow of water through the treatment zone can be achieved with no undesirable backward and little or no forward mixing.
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gen eintreten, was für eine wirksame kontinuierliche Verfahrensweise ideal ist.what an effective continuous operation is ideal.
Das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung besteht also in der Aufrechterhaltung der Phasenbeziehung zwischen kontinuierlicher ozonhaltiger Gasphase und diskontinuierlicher flüssiger Phase im Gegenstrom während der Behandlung von wäßrigen Medien mit Ozon. Bevorzugte Verfahrensbedingungen, die dazu dienen, die Vorteile dieses allgemeinen Prinzips zu verstärken, bestehen beispielsweise darin, daß man das Wasser unter seiner eigenen Schwerkraft durch eine Behandlungskammer strömen läßt, die mit Teilchen sehr hoher Oberfläche gefüllt ist, wie beispielsweise durch einen vertikalen Füllkörperturm. Am meisten bevorzugt ist es, Luft oder Sauerstoff mit einem niedrigen Ozongehalt, beispielsweise bis 10 Gew.%, insbesondere etwa 1 bis 5 Gew.JX», als kontinuierliche· gasförmige Phase zu verwenden, weil diese Produkte im Handel erhältlich sind. Es wird betont, daß die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens selbst mit derartig niedrigen Konzentrationen an Ozon in dem ozonhaltigen Gas erreicht werden. Das Verfahren wird üblicherweise und vom wirtschaftlichen Standpunkt aus vorzugsweise in einer Behandlungszone durchgeführt, in der normale Druck- und Temperaturbedingungen herrschen, d.h. etwa 0,91 bis 1,05 Atmosphären (13-15 p.s.i.a.) und etwa 0 bis 40 0C. Temperaturen und Drücke sind jedoch für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht von ausschlaggebender Bedeutung. So kann der Druck beispielsweise bis auf 3»5 bis 7 Atmosphären (50-100 p.s.i.a.) und die Temperatur in einem weiten Bereich von etwa 0 bis 100 0C je nach den wirtschaftlichen Gegebenheiten variiert werden. Selbstverständlich ändert sich die Löslichkeit des Ozons und seine Reaktionsfähigkeit mit Wasser während der Behandlung mit der geänderten Temperatur und dem geänderten Druck. Die Strömungsgeschwindigkeiten von Wasser und Gas durch die Behandlungszone hängen von der Größe der Behandlungskammer oder des Behandlungsturms, deren innerer Oberfläche, die durch die Packung bestimmt wird, sowie von Temperatur, Druck, den Konzentrationen an oxydierbaren Bestand-The main feature of the present invention thus consists in maintaining the phase relationship between the continuous ozone-containing gas phase and the discontinuous liquid phase in countercurrent during the treatment of aqueous media with ozone. Preferred process conditions which serve to enhance the advantages of this general principle are, for example, to flow the water under its own gravity through a treatment chamber filled with very high surface area particles such as a vertical packed tower. It is most preferred to use air or oxygen with a low ozone content, for example up to 10% by weight, in particular about 1 to 5% by weight, as the continuous gaseous phase, because these products are commercially available. It is emphasized that the advantages of the method of the invention are achieved even with such low concentrations of ozone in the ozone-containing gas. The process is normally and preferably carried out from an economic standpoint in a treatment zone prevail in normal pressure and temperature conditions, ie, about 0.91 to 1.05 atmospheres (13-15 psia) and about 0 to 40 0 C. temperatures and However, pressures are not of decisive importance for carrying out the process according to the invention. Thus, the pressure can be varied, for example, up to 3 »5 to 7 atmospheres (50-100 psia) and the temperature in a wide range of about 0 to 100 0 C, depending on the economic circumstances. Of course, the solubility of the ozone and its reactivity with water changes during the treatment with the changed temperature and pressure. The flow rates of water and gas through the treatment zone depend on the size of the treatment chamber or the treatment tower, its inner surface, which is determined by the packing, as well as on the temperature, pressure and the concentrations of oxidizable constituents.
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teilen in der wäßrigen Phase und der Ozonkonzentration in der gasförmigen Phase sowie anderen Faktoren ab, die im einzelnen in den folgenden Beispielen verdeutlicht werden. Der Fachmann kann an Hand der vorstehenden Beschreibung und der nachfolgenden Beispiele, in denen die verschiedensten Femen von Vorrichtungen erwähnt sind, die mit verschiedenen Arten von wäßrigen Flüssigkeiten für die Ozonisierung, Strömungsgeschwindigkeiten von flüssiger und gasförmiger Phase und anderen Verfahrensbedingungen betrieben werden können, das erfindungsgemäße Verfahren leicht ausführen.divide in the aqueous phase and the ozone concentration in the gaseous phase as well as other factors that in detail can be illustrated in the following examples. The person skilled in the art can on the basis of the above description and the following Examples in which the various Femen of devices mentioned are those with different types of aqueous liquids for ozonization, flow velocities can be operated by the liquid and gaseous phase and other process conditions, the inventive Perform procedure easily.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch eine Vorrichtung im Aufriß dargestellt ist, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which a device is shown schematically in elevation with which the method according to the invention can be carried out.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus einer vertikalen zylindrischen Behandlungskammer 1 mit keramischen Füllkörpern 2, die über den größten Teil des Kammerinneren verteilt sind (in der Zeichnung nur am Fuß und am Kopf der Kammer dargestellt). Die Größe der dargestellten Kammer 1 beträgt etwa 180 cm (6 Fuß), wobei der Innendurchmesser etwa 7,6 cm (3 inch) beträgt und etwa 150 cm (5 Fuß) der Turmlänge mit Füllkörpern 2 ausgefüllt sind. Diese keramischen Füllkörper 2 sind etwa 6,4 mm (1/4 inch) groß und erzeugen im Inneren der Kammer eine große Oberfläche für die Verteilung von zu behandelndem Wasser über die gesamte Kammer in einer diskontinuierlichen Phase. In etwa gleichen Abständen durch die ,Kammer 1 verteilt befinden sich Flüssigkeitsverteiler 3, die aus Ringen bestehen, deren Umfange innen an der Kammerwand befestigt sind. Diese Ringe lenken das Wasser, das durch die Kammer 1 fließt, von den Innenwänden der Kammer in Richtung auf den Mittelteil der Kammer, um zu verhindern, daß die Flüssigkeit Kanäle bildet, wenn sie durch die Kammer in diskontinuierlicher Phase hindurchtritt. Die keramischen Füllkörper 2 werden in der Kammer 1 durch einen perforierten Boden 4 gehalten, der am unteren Ende der Kammer befestigt ist. Am oberenThe device shown in the drawing consists of a vertical cylindrical treatment chamber 1 with ceramic filler bodies 2, which cover most of the interior of the chamber are distributed (shown in the drawing only at the foot and head of the chamber). The size of the depicted Chamber 1 is about 180 cm (6 feet) with an inner diameter of about 7.6 cm (3 inches) and about 150 cm (5 feet) Tower length are filled with packing 2. These ceramic filler bodies 2 are approximately 6.4 mm (1/4 inch) in size and produce im Inside the chamber a large surface for the distribution of water to be treated over the entire chamber in one discontinuous phase. Distributed at approximately equal intervals through chamber 1 are liquid distributors 3, which consist of rings, the circumference of which is attached to the inside of the chamber wall. These rings direct the water that passes through the Chamber 1 flows from the inner walls of the chamber towards the central part of the chamber to prevent the liquid from entering Forms channels as it passes through the chamber in a discontinuous phase. The ceramic fillers 2 are held in the chamber 1 by a perforated floor 4 attached to the lower end of the chamber. At the top
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Kammerende befindet sich ein Flüssigkeitsverteilerblech 5, das Flüssigkeit 6 aus dem Einlaß 7 bzw. über das Ventil 9 aus einem Vorratsbehälter 8 zugeführt erhält. In dem Blech 5 sind Löcher 10 vorgesehen, durch die das Wasser auf die Füllkörper 2 hinuntertröpfeln kann. Ebenfalls am oberen Ende von Kammer 1 befindet sich ein Gasauslaß 11, durch den das Abgas über ein Drosselventil 12 zu einem Ozonanalysator 13 gelangen kann. Am Boden der Kammer ist ein Einlaß 15 vorgesehen, der mit einem Ozongenerator 16 in Verbindung steht, von dem aus das Ozon der Kammer durch den Strömungssteuerungsmesser 17 zugeführt wird. Der Ozongenerator kann unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise wie der in der US-PS 3 214 364 erwähnte. Das eingelassene Ozon kann in dem Einlaßozonanalysator 18 bestimmt werden. Am Boden der Kammer ist ferner eine Abzugsleitung 20 vorgesehen, durch die behandeltes Wasser 21 in einen Behälter 22 abgeführt werden kann. In bestimmten Durchführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Wasser, das die Kammer über Leitung 20 verläßt, über eine Rückführungsleitung 25 mittels Pumpe 26 aus dem Behälter 22 zurückgeführt werden, wenn das Dreiwegventil 9 entsprechend eingestellt ist.At the end of the chamber there is a liquid distributor plate 5, the liquid 6 from the inlet 7 or via the valve 9 from a Reservoir 8 is supplied. Holes 10 are provided in the sheet metal 5 through which the water can reach the filler bodies 2 can trickle down. Also at the upper end of chamber 1 is a gas outlet 11, through which the exhaust gas via a Throttle valve 12 can reach an ozone analyzer 13. At the bottom of the chamber, an inlet 15 is provided which is connected to a Ozone generator 16 is in communication, from which the ozone is supplied to the chamber by the flow control meter 17. The ozone generator can be designed differently, for example as mentioned in US Pat. No. 3,214,364. The admitted Ozone can be determined in the inlet ozone analyzer 18. At the bottom of the chamber there is also a drain line 20 provided, through which the treated water 21 can be discharged into a container 22. In certain forms of implementation of the method according to the invention, the water leaving the chamber via line 20 can be passed through a return line 25 can be returned from the container 22 by means of the pump 26 when the three-way valve 9 is set accordingly.
Bei der Durchführung des Verfahrens mit der in der Abbildung dargestellten Vorrichtung wird Wasser oder eine andere wäßrige Flüssigkeit von einem Vorratsbehälter 8 über Ventil 9 und Einlaß 7 mit Tröpfel- oder sonstiger niedriger Geschwindigkeit auf das Flüssigkeitsverteilungsblech 5 geleitet. Dieses Blech 5 verteilt das Wasser durch seine Löcher 10 auf die Füllkörperkolonne 2. Wenn das Wasser langsam in der Kammer 1 über die Füllkörper 2 herabrinnt, wird es gleichmäßig verteilt und befeuchtet die Oberfläche der Füllkörper 2. Auf diese Weise wird das Wasser über die ganze Kammer verteilt in einer inneren diskontinuierlichen Phase dispergiert. Im Gegenstrom tritt ozonhaltiges Gas durch den Boden der Kammer bei dem Einlaß 14 unmittelbar als kontinuierliche Phase in die Kammer ein, während das Wasser über die Füllkörper 2 herabrinnt. Bei Verwendung der dargestellten Vorrichtung für rohes Abwasser, dessen feste Bestandteile durch Filtrierung durch ein 200 mesh Sieb (Sieböffnung etwa 0,o75 mm) entfernt worden sind, reicht eineWhen carrying out the method with the device shown in the figure, water or another aqueous one Liquid from a reservoir 8 via valve 9 and inlet 7 at drip or other low speed passed onto the liquid distribution plate 5. This plate 5 distributes the water through its holes 10 on the packed column 2. When the water slowly runs down in the chamber 1 over the packing 2, it is evenly distributed and moistened the surface of the packing 2. In this way the water is distributed over the whole chamber in an inner discontinuous Phase dispersed. In countercurrent flow, ozone-containing gas passes through the bottom of the chamber at inlet 14 immediately as a continuous phase in the chamber, while the water runs down over the packing 2. Using of the illustrated apparatus for raw wastewater, whose solids are filtered through a 200 mesh sieve (Sieve opening about 0.075 mm) have been removed, one is sufficient
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Strömungsgeschwindigkeit von der Größenordnung von etwa 140 bis etwa 600 ml je Minute aus, um die Füllkörper 2 zu befeuchten, ohne zugleich die Kammer zu fluten, während das ozonhaltige Gas (etwa 1 bis 5 Gew.% 0, in O2 oder Luft), das von dem Ozongenerator erzeugt wurde, in die Kammer mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,1 bis 2 l/min unter "einem Druck von etwa 0,7 bis 1,05 Atmosphären (10-15 p.s.i.a.) bei Umgebungstemperatur von 21 0C (70 0F) eingeleitet wird. Anders ausgedrückt, entspricht die Strömungsgeschwindigkeit von 140 bis 600 ml/min einem Wert von 0,3 bis 1,3 1/min/dm (0,75-3 gal/min/sq.ft.) Querschnitt der mit Füllkörpern gefüllten Kammer 1. Es können auch andere Arten von teilchenförmigem oder faserförmigem Packmaterial verwendet werden, und selbstverständlich kannFlow rate of the order of magnitude of about 140 to about 600 ml per minute in order to moisten the packing 2 without flooding the chamber at the same time, while the ozone-containing gas (about 1 to 5% by weight of 0, in O 2 or air), which was generated by the ozone generator into the chamber at a rate of about 0.1 to 2 l / min in "a pressure of about 0.7 to 1.05 atmospheres (10-15 psia) at ambient temperature of 21 0 C ( 70 0 F). In other words, the flow rate of 140 to 600 ml / min corresponds to a value of 0.3 to 1.3 l / min / dm (0.75-3 gal / min / sq.ft.) Cross-section of the chamber 1 filled with packing elements. Other types of particulate or fibrous packing material can also be used, and of course can
p auch die Fließgeschwindigkeit in 1/min/dm Querschnitt der Kammer entsprechend variiert werden, wie der Fachmann sofort versteht. Näheres über Abmessungen von Füllkörperbetten, mathematische Verfahren, Berechnungen von Kapazität und Wirksamkeit usw. ist den Veröffentlichungen "The Oil and Gas Journal" ("No Mystery in Packed-Bed Design1) von J. S. Eckert (August 1970) sowie Perry's Chemical Engineering Handbook, 4. Auflage, Kapitel 18, Seiten 25 bis 53 (1963) zu entnehmen. Angesichts der Tatsache, daß das ozonhaltige Gas unmittelbar als kontinuierliche Phase eingeleitet wird und die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit so eingeregelt wird, daß das Wasser als diskontinuierliche Phase langsam über die Füllkörper 2 fließt, gibt es keinen oder fast keinen Druckabfall (£P) über die Länge der Kammer zwischen Einlaß 15 und Auslaß 11. Ferner gibt es aufgrund der Phasenbeziehung zwischen Flüssigkeit und Gas 'keine Flüssigkeitssäule in der Kammer, die überwunden werden müßte. Somit sind keinerlei Gaskompressoren erforderlich, um den Druck einer Flüssigkeitssäule, wie sie bei den bisher angewandten Verfahren stets auftritt, zu überwinden. Wie bereits erwähnt, sind die Betriebsbedingungen der Kammer Normaldruck und Normaltemperatur, d.h. Temperaturen im Bereich von 0 bis 40 0C und Atmosphärendruck von etwa 0,91 bis 1,05 Atmosphären. Die Behandlungstemperaturen können beträchtlich erhöht oder erniedrigt werden, wie bereite erwähnt, Jedoch istp the flow rate in 1 / min / dm cross section of the chamber can also be varied accordingly, as the person skilled in the art will immediately understand. For more information on the dimensions of packed beds, mathematical methods, calculations of capacity and effectiveness, etc., see the publications "The Oil and Gas Journal"("No Mystery in Packed-Bed Design 1 ) by JS Eckert (August 1970) and Perry's Chemical Engineering Handbook, 4th edition, Chapter 18, pages 25 to 53 (1963). In view of the fact that the ozone-containing gas is introduced directly as a continuous phase and the flow rate of the liquid is regulated so that the water as a discontinuous phase slowly over the packing 2 flows, there is no or almost no pressure drop (£ P) over the length of the chamber between inlet 15 and outlet 11. Furthermore, due to the phase relationship between liquid and gas, there is no column of liquid in the chamber to be overcome No gas compressors are required to maintain the pressure of a column of liquid, as always occurs in the methods used up to now t to overcome. As already mentioned, the operating conditions of the chamber are normal pressure and normal temperature, ie temperatures in the range from 0 to 40 ° C. and atmospheric pressure from approximately 0.91 to 1.05 atmospheres. The treatment temperatures can be considerably increased or decreased as already mentioned, however
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mit einer Erhöhung der Temperatur ein Abfall der Löslichkeit des ozonhaltigen Gases und umgekehrt mit einer Erniedrigung der Temperatur eine Erhöhung der Löslichkeit verknüpft. Der Druck in der Kammer kann erhöht werden, um die Löslichkeit des ozonhaltigen Gases in Wasser während der Behandlung zu erhöhen. Auch diese Variationen liegen im Bereich der Kenntnisse des Durchschnittsfachmannes.with an increase in temperature, there is a decrease in solubility of the ozone-containing gas and, conversely, an increase in solubility associated with a decrease in temperature. Of the Pressure in the chamber can be increased in order to increase the solubility of the ozone-containing gas in water during the treatment raise. These variations are also within the knowledge of the average person skilled in the art.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below by means of examples.
Es wurden zwei Kammern des in der Zeichnung dargestellten Typs verwendet. Sie wurden in Serie geschaltet, so daß die behandelte Flüssigkeit aus der ersten Kammer in das Oberteil der zweiten Kammer gepumpt und durch die zweite Kammer geleitet wurde. Das ozonhaltige Gas trat am Boden der zweiten Kammer ein und wurde durch sie aufwärts geleitet und anschließend zum Boden der ersten Kammer, so daß es anschließend durch die erste Kammer nach oben strömte. Die erste Kammer besaß einen Innendurchmesser von 5,1 cm (2 inch) und war 11,4 cm hoch (4,5 Fuß) mit Füllkörpern von 6 mm Größe (1/4 inch) gepackt. Die zweite Kammer besaß einen Innendurchmesser von 7,6 cm (3 inch) und war 10 cm (4 Fuß) hoch ebenfalls mit Füllkörpern von 6 mm Größe gepackt. Der Betrieb dieser beiden Kammern in Serie war im Prinzip gleich dem von Kammer 1 der Zeichnung.Two chambers of the type shown in the drawing were used. They were connected in series so that the treated liquid is pumped from the first chamber into the top of the second chamber and passed through the second chamber became. The ozone-containing gas entered the bottom of the second chamber and was directed up through it and then to the bottom of the first chamber so that it then flowed up through the first chamber. The first chamber owned had an inside diameter of 5.1 cm (2 inches) and was 11.4 cm high (4.5 feet) packed with 6 mm (1/4 inch) size packing. The second chamber had an inside diameter of 7.6 cm (3 inches) and was 10 cm (4 feet) high also packed with 6 mm size random packing. The operation of these two Chambers in series was basically the same as that of chamber 1 in the drawing.
Die Flüssigkeit, die gemäß dem vorliegenden Beispiel in die Behandlungskammern eingebracht wurde, bestand aus einem Gemisch aus rohem Industrie- und Kommunalabwasser, das durch Filtrieren durch ein 200 mesh Tuch (Maschenweite etwa 0,075 mm) von suspendierten Feststoffen befreit worden war. Die Beschickungsgeschwindigkeiten von Flüssigkeit und ozonhaltigem Gas (0, in Op) sowie die Gehalte der Ozonbeschickung in Gewichtsprozent und die Mengen an absorbiertem Ozon sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt.The liquid, according to the present example, in the treatment chambers Was introduced, consisted of a mixture of raw industrial and municipal wastewater, which was filtered through suspended solids had been removed through a 200 mesh cloth (mesh size about 0.075 mm). The feed rates of liquid and ozone-containing gas (0, in Op) as well as the content of the ozone charge in percent by weight and the amounts of ozone absorbed are shown in Table I below.
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BeschickungsgeschwindigkeitLoading speed
Flüssigkeit ozonhaltiges Gas 3 3Liquid ozone-containing gas 3 3
Probe (ml/min) .(l/min) i.d. Beschick^, absorbiert Sample (ml / min) . (L / min) id feed ^, absorbed
Aus den -Ergebnissen ist ersichtlich, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Behandlung von Abwässern der Anteil an verteiltem, absorbiertem und bzw. oder umgesetztem Ozon sehr hoch ist, nämlich 95 bis 100% des Einsatzes in die Behandlungszone beträgt. Bestimmt wurde der .Ozongehalt in dem Gas am Einlaß mit Hilfe des Analysators 18 in dem vorliegenden sowie in sämtlichen anderen Beispielen jodometrisch auf bekannte Weise gemäß der folgenden ReaktionsgleichungFrom the results it can be seen that according to the invention Process in the treatment of waste water the proportion of distributed, absorbed and / or converted ozone is very high, namely 95 to 100% of the use in the treatment zone amounts to. The .ozone content in the gas at the inlet was determined with the aid of the analyzer 18 in the present case as well as iodometric in all other examples known manner according to the following reaction equation
0,3 + 2KJ + H2O } J2 + 2K0H + 0£ 0.3 + 2KJ + H 2 O} J 2 + 2K0H + £ 0
Der Ozongehalt in Gewichtsprozent im Sauerstoff errechnet sich gemäß folgender Gleichung:The ozone content in percent by weight in oxygen is calculated according to the following equation:
K Ozon - 4'67 · η · t - T
% Ozon - V . Pp K ozone - 4 '67 · η · t - T
% Ozone - V. Pp
worin η = Normalität der Thiosulfatlösung where η = normality of the thiosulfate solution
t = Titration in mlt = titration in ml
T = Temperatur des Gases in °KelvinT = temperature of the gas in ° Kelvin
V s Volumen des Gases in LiterV s volume of the gas in liters
Pp «* Partialdruck des Gases in mm HgPp «* Partial pressure of the gas in mm Hg
Nach der Behandlung war der typische Rohabwassergeruch bei dem aus der Vorrichtung strömenden Wasser vollständig beseitigt. Außerdem zeigten die Bestimmungen des chemischen und des biologischen Sauerstoffbedarfs, denen das Abwasser vor und nachAfter the treatment, the typical raw sewage odor in the water flowing out of the device was completely eliminated. Also showed the determinations of chemical and biological oxygen demand, which the sewage before and after
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der Behandlung unterzogen wurde, eine beträchtliche Verringerung des Sauerstoffbedarfs nach der Behandlung. Auch der Gesamtgehalt an organischem Kohlenstoff wurde durch die Behandlung beträchtlich verringert. Auszählungen coliformer Bakterien ergaben gleichfalls eine starke Verringerung bzw. gänzliche Vernichtung derartiger Bakterien durch die Behandlung.after treatment, a significant reduction in post-treatment oxygen demand. Also the total salary organic carbon was considerably reduced by the treatment. Coliform bacterial counts also resulted in a strong reduction or complete destruction of such bacteria by the treatment.
Zur Erläuterung der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner Vorteile wurden die folgenden Versuche in einer Vorrichtung durchgeführt, die der in der Zeichnung dargestellten ähnelte. Hauptzweck dieser Versuche war ein Vergleich zwischen der erfindungsgemäßen Verfahrensweise mit einer kontinuierlichen Phase aus ozonhaltigem Gas und einer diskontinuierlichen flüssigen Phase einerseits und einem Verfahren andererseits, bei dem das Gas durch eine Wassersäule in einer Füllkörperkolonne hindurchperlen gelassen wurde. Für jeden Versuch wurde dieselbe Vorrichtung verwendet, die mit Füllkörpern beschickt war. In Versuch 1 wurde die Kammer mit 5#iger Natronlauge geflutet. Unter dem Ausdruck "fluten" ist zu verstehen, daß die Zuführungsgeschwindigkeit von Natronlauge in die Kammer derart gehalten wurde, daß das gesamte Packvolumen mit Natronlauge gefüllt wurde. Auf diese Weise wurde das ozonhaltige Gas am Boden der Kammer unter einer Säule von Natronlauge in diskontinuierlicher Phase eingeführt und aufwärts durch die Flüssigkeitssäule perlen gelassen. Zum Vergleich mit der Flutungstechnik wurde das erfindungsgemäße Verfahren in den Versuchen 2 bis 4 derart durchgeführt, daß man die 5?6ige Natronlauge in diskontinuierlicher Phase durch die Kammer strömen ließ, wobei die Strömungsgeschwindigkeit für das ozonhaltige Gas praktisch gleichgehalten und in dem ozonhaltigen Gas praktisch die gleiche Ozonkonzentration (etwa 3 Gew.96 0, in O2 aus dem Ozonisator) eingehalten wurde. Bei Versuch 2 wurde die Flüssigkeit mit niedriger Geschwindigkeit durchgeleitet, so daß die Füllkörper gerade benetzt wurden. Bei den Versuchen 3 und 4 wurde die .Flüssigkeitsdurchleit- To explain the effectiveness of the method according to the invention and its advantages, the following tests were carried out in a device which was similar to that shown in the drawing. The main purpose of these experiments was a comparison between the procedure according to the invention with a continuous phase of ozone-containing gas and a discontinuous liquid phase on the one hand and a method in which the gas was bubbled through a column of water in a packed column on the other hand. The same device loaded with random packings was used for each experiment. In experiment 1, the chamber was flooded with 5 # sodium hydroxide solution. The expression "flooding" means that the rate of supply of sodium hydroxide solution into the chamber was maintained in such a way that the entire packing volume was filled with sodium hydroxide solution. In this way the ozone-containing gas was introduced at the bottom of the chamber under a column of caustic soda in discontinuous phase and bubbled upward through the column of liquid. For comparison with the flooding technique, the process of the invention in Experiments 2 to 4 was carried out in such a manner that was allowed to flow through the 5? 6ige sodium hydroxide solution in a discontinuous phase through the chamber, the flow rate of the ozone-containing gas maintained equal convenient and practical in the ozone-containing gas, the the same ozone concentration (about 3 wt. 96 0, in O 2 from the ozonizer) was maintained. In Experiment 2, the liquid was passed through at low speed so that the packing was just wetted. In experiments 3 and 4 , the .Liquid pass-through was
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geschwindigkeit nacheinander leicht erhöht und Rückführung angewandt, wie durch Leitung 25 in der Zeichnung erläutert. Bei jedem der Versuche 2 bis 4 wurde das ozonhaltige Gas in der kontinuierlichen Phase gehalten, während die Natronlauge diskontinuierlich durch die Kammer strömen gelassen wurde. Die Ergebnisse der Versuche sind in Tabelle II zusammengefaßt, in der die prozentualen Anteile an absorbiertem oder verbrauchtem Ozon, bestimmt in dem die Kammer verlassenden Gas nach mindestens 15 minütiger Betriebsdauer, aufgeführt sind.Slightly increased speed in succession and recirculation applied as illustrated by line 25 in the drawing. In each of experiments 2 to 4, the ozone-containing gas was kept in the continuous phase while the sodium hydroxide solution was allowed to flow intermittently through the chamber. The results of the tests are summarized in Table II, in which the percentage of ozone absorbed or consumed, determined in the gas leaving the chamber operating time of at least 15 minutes.
Zustand der flüssigen Strömungsgeschwindigk. % absorbiertes Phase in der Kammer des ozonisierten Gases Ozon (liter/min) State of the liquid flow velocity. % absorbed phase in the ozonated gas chamber ozone (liter / min)
1. Geflutet 0,46 66,81. Flooded 0.46 66.8
2. Diskontinuierlich 0,49 99,82. Discontinuous 0.49 99.8
3. Diskontinuierlich mit3. Discontinuous with
geringem Rücklauf 0,49 99,8low return 0.49 99.8
4. Diskontinuierlich mit4. Discontinuous with
starkem Rücklauf 0,49 99,5strong return 0.49 99.5
Wie aus der Tabelle II hervorgeht, wurden im Versuch 1, als die Kammer mit Natronlauge geflutet war, lediglich 66,8% des Ozons absorbiert. Im Gegensatz dazu wurden bei erfindungsgemäßer Verfahrensweise (Ansätze 2 bis 4) mehr als 9996 des Ozons in der Kammer absorbiert.As can be seen from Table II, in Experiment 1, when the chamber was flooded with sodium hydroxide solution, only 66.8% of the Ozone absorbed. In contrast to this, in the procedure according to the invention (batches 2 to 4), more than 9996 des Ozone absorbed in the chamber.
Das Verfahren gemäß Beispiel II wurde mit einem Packmaterial aus rostfreier Stahlwolle (mittelgrob Nr. 2) wiederholt. Im Versuch 1 wurde die Kammer wiederum mit 5#iger Natronlauge analog Beispiel 2 geflutet. In den Versuchen 2 und 3 wurde dagegen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt. Die Strömungsgeschwindigkeiten an ozonhaltigem Gas wurden praktisch in allen Versuchen aufrechterhalten, und der Gehalt anThe procedure according to Example II was repeated with a packing material made of stainless steel wool (medium coarse No. 2). in the Experiment 1, the chamber was again flooded with 5 # sodium hydroxide solution as in Example 2. In experiments 2 and 3 was on the other hand, the method according to the invention is carried out. The flow rates of ozone-containing gas became practical maintained in all experiments, and the content of
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Ozon in dem ozonhaltigen Gas betrug annähernd 2 1/2 Gew.96. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt, in der der prozentuale Ozonverbrauch angegeben ist, wie er nach Analyse des aus der Kammer ausströmenden Gases nach mindestens zehnminütiger Betriebsdauer der Kammer bestimmt wurde.Ozone in the ozone-containing gas was approximately 2 1/2 wt. 96. The test results are shown in Table III, in which the percentage ozone consumption is given as it is was determined after analyzing the gas flowing out of the chamber after the chamber had been in operation for at least ten minutes.
Zustand der flüssigen Strömungsgeschwindigk. % absorbiertes Phase in der Kammer des ozonisierten Gases Ozon (Liter/min) State of the liquid flow velocity. % absorbed phase in the ozonated gas chamber ozone (liters / min)
1. Geflutet 0,46 77,41. Flooded 0.46 77.4
2. Diskontinuierlich 0,56 100,02. discontinuous 0.56 100.0
3. Diskontinuierlich mit3. Discontinuous with
Rücklauf 0,50 · 100,0Return 0.50 x 100.0
Die in Tabelle III zusammengestellten Ergebnisse bestätigen die Ergebnisse gemäß Tabelle II trotz des Unterschiedes in der Füllkörperpackung. Wie Versuch 1 zeigt, betrug bei Fluten der Kammer mit Natronlauge wiederum die Ozonabsorption nur 77,496, während bei den Versuchen 2 und 3, d.h. der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 100% des Ozons absorbiert oder verbraucht wurden.Confirm the results compiled in Table III the results according to Table II despite the difference in the packing. As experiment 1 shows, floods amounted to of the chamber with sodium hydroxide solution, the ozone absorption was only 77.496, while in experiments 2 and 3, i.e. the implementation of the method according to the invention, 100% of the ozone is absorbed or have been consumed.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde unter Verwendung der in der Zeichnung dargestellten und oben beschriebenen Vorrichtung durchgeführt. Für diesen Zweck wurde eine wäßrige Maleinsäurelösung hergestellt, die in Kammer 1 durch das ozonhaltige Gas zu Glyoxalsäure oxydiert werden sollte. Die Lösung wurde Kammer 1 mit einer Geschwindigkeit von etwa 150 ml/min zugeführt. Durch Einlaß 15 wurde der Kammer ozonhaltiges Gas (0, in O2) mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,45 l/min zugeführt. Der Gehalt an Ozon in dem zugeführten Sauerstoff betrug gemäß Analyse durch den Analysator 18 etwa 4,81 Gew.56.The method according to the invention was carried out using the device shown in the drawing and described above. For this purpose an aqueous maleic acid solution was prepared, which was to be oxidized to glyoxalic acid in chamber 1 by the ozone-containing gas. The solution was fed to Chamber 1 at a rate of about 150 ml / min. Ozone-containing gas (0, in O 2 ) was fed to the chamber through inlet 15 at a rate of about 0.45 liters per minute. The content of ozone in the supplied oxygen, as analyzed by the analyzer 18, was about 4.81 wt. 56.
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Nach etwa siebzehnminütiger Betriebsdauer bei den angegebenen Zufuhrgeschwindigkeiten für Flüssigkeit und Gas wurde das die Kammer 1 verlassende Gas am Punkt 12 auf seinen Ozongehalt analysiert. Es ergab sich, daß 99,32% des der Kammer zugeführten Ozons bei der Oxydation von Maleinsäure zu Glyoxalsäure absorbiert oder verbraucht worden waren. Während jedes von sechs weiteren aufeinanderfolgenden Umläufen der behandelten Maleinsäurelösung durch die Kammer wurde eine Probe des bei Auslaß 11 aus der Kammer tretenden Gases auf Ozongehalt untersucht und jedesmal gefunden, daß mehr als 99 Gew.% absorbiert oder verbraucht worden waren; der Durchschnittswert für die sechs Durchläufe betrug etwa 99.6%.After about seventeen minutes of operation at the indicated feed rates for liquid and gas, the gas leaving chamber 1 was analyzed at point 12 for its ozone content. It was found that 99.32% of the ozone fed to the chamber had been absorbed or consumed in the oxidation of maleic acid to glyoxalic acid. During each of six further successive circulations of the treated maleic acid solution through the chamber, a sample of the gas exiting the chamber at outlet 11 was examined for ozone content and each time it was found that more than 99% by weight had been absorbed or consumed; the average for the six runs was about 99.6%.
Unter Verwendung der Serienschaltung gemäß Beispiel 1 wurde Kaffeeabwasser mit Ozon gebleicht. Dieses Abwasser wird in Kaffeefabriken erzeugt, in denen gemahlener, gepulverter oder anderweitig zerkleinerter Kaffee einer wäßrigen Extraktion und bzw. oder Destillation unterworfen werden. Das Abwasser enthält verschiedene organische und oxydierbare Komponenten, die ihm eine merkliche Färbung verleihen. Das Kaffeeabwasser, das gemäß dem vorliegenden Beispiel verwendet wurde, besaß 31% Durchlässigkeit bei 440 m,\x, was ein Maß für die Konzentration an gelbgefärbten Körpern in dem Abwasser ist. In der folgenden Tabelle IV sind die Ergebnisse der Behandlung ver schiedener derartiger Abwasserproben nach dem erfindungsge- mäßen Verfahren unter Angabe der Beschickungsgeschwindigkeiten von Flüssigkeit und ozonhaltigem Gas (0, in O2), des Ozongehalts der Beschickung in Gewichtsprozent und der während der Behandlung absorbierten prozentualen Ozonmenge zusammengefaßt. Using the series connection according to Example 1, coffee wastewater was bleached with ozone. This wastewater is produced in coffee factories in which ground, powdered or otherwise comminuted coffee is subjected to an aqueous extraction and / or distillation. The wastewater contains various organic and oxidizable components that give it a noticeable color. The coffee wastewater used according to the present example had 31% permeability at 440 m, \ x, which is a measure of the concentration of yellow-colored bodies in the wastewater. In the following Table IV the results of the treatment of various such wastewater samples by the method according to the invention are given, indicating the feed rates of liquid and ozone-containing gas (0, in O 2 ), the ozone content of the feed in percent by weight and the percentage absorbed during the treatment Amount of ozone summarized.
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BeschickungsgeschwindigkeitLoading speed
Flüssigkeit ozonhaltiges Gas 7^ 3 3Liquid ozone-containing gas 7 ^ 3 3
Anschließend wurde der Ozonisator auf eine Herstellung von 1,47 Gew.% Ozon in Luft eingestellt, und die hintereinandergeschalteten Säulen wurden unter den in Tabelle V zusammengefaßten Bedingungen betrieben.Subsequently, the ozonizer to a production of 1.47 wt.% Ozone in air was adjusted, and the columns connected in series were operated under the conditions summarized in Table V.
BeschickungsgeschwindigkeitLoading speed
Flüssigkeit ozonhaltiges Gas * °3 * °3 (ml/min) (l/min) i.d.Beschicke. absorbiert Liquid ozone-containing gas * ° 3 * ° 3 (ml / min) (l / min) idDeschende. absorbed
460 2,12 1,5 91460 2.12 1.5 91
Die Färbung des Kaffeeabwassers hatte sich nach der Behandlung von 3196 Durchlässigkeit auf etwa 90% Durchlässigkeit bei jeder der der Ozonbehandlung unterworfenen Proben, bestimmt bei 440 m/U in einem Spektrofotometer, verbessert.The color of the coffee wastewater had changed from 3196 permeability to about 90% permeability after the treatment each of the samples subjected to the ozone treatment, determined at 440 m / rev in a spectrophotometer, improved.
Abwasser, das beim Abkochen von Spargelkohl, Zwiebeln, Kohl, Rosenkohl usw. erhalten wurde, wurde gemäß dem vorliegenden Beispiel deodoriert, wobei eine Vorrichtung der in der Zeichnung dargestellten Art mit der Abweichung verwendet wurde, daß die Kammer einen Innendurchmesser von etwa 5,1 cm (2 inch)Wastewater obtained from boiling asparagus cabbage, onion, cabbage, Brussels sprouts, etc. was prepared according to the present Example deodorized using a device of the type shown in the drawing with the exception, that the chamber has an inside diameter of about 5.1 cm (2 inches)
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besaß und etwa 60 cm (2 Fuß) hoch mit Keramikfüllkörpern von 6 mm (1/4 inch) Größe gepackt war. Das Abwasser wurde der
Kammer mit einer Geschwindigkeit von 66 ml/min und das ozonhaltige Gas (0, in Op), das eine Ozonkonzentration von
3,08 Gew.% aufwies, mit einer Geschwindigkeit von etwa
0,62 l/min zugeführt. Nach 25 minütiger Behandlung wurde das aus der Kammer heraustretende Gas auf Ozonabsorption untersucht.
Es wurde gefunden, daß eine 100^ige Absorption stattgefunden hatte. Die Beschickungsgeschwindigkeit mit ozonhaltigem
Gas wurde dann bei gleichbleibender Beschickungsgeschwindigkeit für die Flüssigkeit verdoppelt. Danach zeigte
eine Probe des bei der erhöhten Durchleitgeschwindigkeit die Kammer verlassenden Gases an, daß 92% des Ozons in der Kammer
absorbiert worden waren. Das behandelte Wasser war heller in der Farbe, und der Gemüsegeruch war beträchtlich vermindert.and packed approximately 60 cm (2 feet) high with 6 mm (1/4 inch) ceramic packings. The sewage became the
Chamber at a rate of 66 ml / min and the ozone-containing gas (0, in Op), which has an ozone concentration of
3.08 wt% at a rate of about
0.62 l / min supplied. After 25 minutes of treatment, the gas leaking from the chamber was examined for ozone absorption. It was found that 100% absorption had occurred. The ozone-containing gas feed rate was then doubled while the liquid feed rate remained the same. After that showed
a sample of the gas exiting the chamber at the increased flow rate indicated that 92% of the ozone in the chamber had been absorbed. The treated water was lighter in color and the vegetable odor was considerably reduced.
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