DE2827151A1 - Verfahren zur wasserbehandlung - Google Patents

Verfahren zur wasserbehandlung

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DE2827151A1 DE19782827151 DE2827151A DE2827151A1 DE 2827151 A1 DE2827151 A1 DE 2827151A1 DE 19782827151 DE19782827151 DE 19782827151 DE 2827151 A DE2827151 A DE 2827151A DE 2827151 A1 DE2827151 A1 DE 2827151A1
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Description

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Blatt 1 zum Schreiben vom MG 11-41
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasserbehandlung, insbesondere zur Trinkwasseraufbereitung und zur Abwasserreinigung, bei dem zur Oxidation unerwünschter Wasserinhaltsstoffe und zur Verbesserung der Ausflockung solcher Stoffe zumindest ein Teilstrom des Wassers mit Ozon behandelt wird.
Ozon ist ein vorzügliches Oxidationsmittel zum Abbau von unerwünschten Wasserinhaltsstoffen. Es muß aber mit einem hohen Energieaufwand aus Luft oder aus reinem Sauerstoff erzeugt werden, bevor es, in Lösung gebracht, mit den Schadstoffen im Wasser reagieren kann. Die Lösung des Ozons im Wasser ist ziemlich schwierig und erfordert einen hohen Aufwand an Betriebs- und Kapitalkosten. Die Schwierigkeiten bestehen vorallem darin, daß Ozon, unter anderem aus Sicherheitsgründen, nur als Gemisch mit anderen Gasen verwendet werden kann. Übliche Luft - Ozon - Gemische enthalten beispielsweise nur 1-2 Gew.% Ozon. Die Auswaschung des Ozons aus solchen Gemischen ist sehr aufwendig. Günstiger sind dagegen Verfahren, bei denen das Ozon aus reinem Sauerstoff hergestellt wird, da hierbei von vornherein höhere Sauerstoffkonzentrationen erreicht werden. Nachteilig ist hierbei allerdings, daß das Ozon nicht aus der kostenlos zur Verfügung stehenden Luft, sondern aus Sauerstoff gewonnen werden muß. Wirtschaftlich arbeiten daher nur solche Verfahren dieser Art, bei denen der im Ozon-Sauerstoff-Gemisch enthaltene Sauerstoff nicht verloren geht, sondern in irgendeiner Form wieder verwendet werden kann. Die Erfindung geht daher von einer derartigen Verfahrensweise aus.
Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 25 56 328 bekannt. Bei diesem Verfahren wird Ozon in hohen Konzentrationen aus Sauerstoff gewonnen. Ein Teilstrom des zu behandelnden Wassers wird in einer Füllkörperkolonne mit dem Ozon-Sauerstoff-Gemisch in Kontakt gebracht. In der Füllkörperkolonne wird fast das gesamte Ozon, sowie ein Teil des Sauerstoffs im Wasser gelöst. Der nicht gelöste Sauerstoff wird aus dem Kolonnenkopf abgezogen und dem Ozonerzeuger wieder zugeführt.
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Blatt 2 zum Schreiben vom
1141 If 2/SESSERGRaESHEJM(EMBH
Der hoch mit Ozon beladene Teilstrom des Abwassers wird am Fuß der Kolonne abgezogen und mit der aufzubereitenden Wassermenge vermischt. Zur Abwasseraufbereitung kann auch die Gesamtwassermenge über die Kolonne, die dann gleichzeitig Absorptions- und Reaktionsraum ist, gepumpt werden. Die Wassermenge, die über die Kolonne geführt wird, richtet sich nach dem Ozon- und Sauerstoffbedarf der gesamten aufzubereitenden Wassermenge.
Die Lösung des Ozons in der Füllkörperkolonne erfolgt unter Druck, wobei der Druck durch Komprimieren des Gases mit einem Wasserringkompressor aufgebaut wird und bei niedriger Temperatur in der Kolonne gearbeitet wird, um sowohl die Löslichkeit des Ozons im Wasser zu steigern, als auch den prozentualen Anteil des Stickstoffs im Kreislaufgas auf ein für die Ozonerzeugung günstiges Maß abzusenken. Falls das zu behandelnde Wasser nicht schon unter einem genügend hohen Druck steht, muß auch dieses, bzw. ein Teilstrom von ihm, mit einer Pumpe auf den Kolonnendruck gebracht werden.
Zwischen dem nicht im Wasser gelösten Sauerstoff und dem Stickstoff, der dem Wasser entgast, stellt sich im Kreislaufgas, welches dem Ozonerzeuger wieder zugeführt wird, ein Gleichgewicht ein. Das Gleichgewicht wird entsprechend dem StickstoffSättigungsgrad des Wassers und dem daraus resultierenden Gaspar.tialdruck durch den Kolonnendruck so reguliert, daß für den Ozonerzeuger optimale Betriebsbedingungen bestehen.
Die Vorteile des bekannten Verfahrens bestehen in der fast hundertprozentigen Ozonabsorption, in der Stickstoffreduzierung im Kreislaufgas, den geringen Gastrocknungskosten und der Verdoppelung der Ozonmenge und Ozonkonzentration durch Verwendung von Sauerstoff statt Luft bei gleichem Energieverbrauch. Der geringere Energieverbrauch für die Trocknung gegenüber anderen Sauerstoff- und Luftverfahren erklärt sich daraus, daß das nasse Kreislaufgas, bedingt durch den höheren Kolonnendruck, sein Betriebsvolumen und damit auch die mitgeführte und von der Trocknungsanlage zu adsorbierende Wassermenge verkleinert hat.
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Mr 1-1/11 «Γ ä3ESSE!S ESUESSHEaSVl SBMEJH
Blatt 3 zum Schreiben vom ''b Mti 9
Andere bekannte Verfahren, bei denen das Ozon mit Turbinen, Tauchbelüftern, Filterkerzen oder Injektoren in Lösung gebracht wird, erreichen nicht einen so hohen Ozonabsorptionsgrad wie das aus der DE-OS 25 56 328 bekannte Verfahren. Dennoch hat auch dieses Verfahren einige Schwachstellen. Es sind dies die hohen Investitionskosten für die Füllkörperkolonne, die wegen der Aggresivität von Ozon aus V4A-Stahl hergestellt werden muß. Die Dichtung und Wasserstandsregelung für den Wasserringkompressor ist sehr aufwendig. Die abdichtenden und rotierenden Teile des Wasserringkompressors verschleißen stark.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwachstellen des bekannten Verfahrens zu verbessern und dadurch ein Verfahren zur Wasserbehandlung, sowohl zur Aufbereitung von Trinkwasser als auch zur Abwasserreinigung, mit aus reinem Sauerstoff erzeugtem Ozon zu schaffen, welches durch seinen hohen Nutzungsgrad des Sauerstoffs und des Ozons den bisher bekannten Verfahren zur Wasserbehandlung mit Ozon in der Wirkung und in der Wirtschaftlichkeit überlegen ist.
Es wurde nun ein Verfahren zur Wasserbehandlung, insbesondere zur Trinkwasseraufbereitung und zur Abwasserreinigung, bei dem zur Oxidation unerwünschter Wasserinhaltsstoffe und zur Verbesserung der Ausflockung solcher Stoffe zumindest ein Teilstrom des zu behandelnden Wassers in einer Füllkörperkolonne unter Druck mit einem Ozon-Sauerstoff-Gemisch aus einem Ozonerzeuger in Kontakt gebracht wird, wobei das Ozon und ein Teil des Sauerstoffs im Wasser gelöst und der nichtgelöste Sauerstoff zum Ozonerzeuger zurückgeführt und das mit Ozon und Sauerstoff beladene Wasser aus der Kolonne abgeführt wird, gefunden, bei dem gemäß der Erfindung von dem der Füllkörperkolonne zugeführten Wasser ein Teilstrom abgezweigt und durch einen Wasserstrahl-Gasverdichter geleitet wird, in welchem das Ozon-Sauerstoff-Gemisch aus dem Ozonerzeuger ange-. saugt, verdichtet und mit dem Teilstrom vermischt wird, wonach das Gemisch aus Wasser, Ozon und Sauerstoff in den Fuß der Füllkörperkolonne geleitet wird.
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(λ ΪΛΕΞΞΕΪΙ flSmESHE&ftl GMBIS
Blatt 4 zum Schreiben vom ^l G 1141
Vorzugsweise steht das den Wasserstrahl-Gasverdichter verlassende Gemisch aus Wasser, Ozon und Sauerstoff mindestem unter einem Druck von 3 bar. In der Füllkörperkolonne herrscht dann ebenfalls ein Druck von mindestens 3 bar und der Stickstoffanteil im Kreislaufgas übersteigt nicht 27 Vol.%- Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen zunächst in einer Verringerung der Investitionskosten, da ein Wasserstrahl-Gasverdichter wesentlich billiger ist als ein Wasserringkompressor mit seiner aufwendigen Regelung für das Sperr- und Betriebswasser. Die verschleißanfälligen rotierenden Teile für die Gaskompression entfallen völlig. Überraschenderweise werden jedoch auch die Investitionskosten für die Füllkörperkolonne zur Ozonabsorption verringert. Der Wasserstrahl-Gasverdichter wirkt nämlich entprechend einer theoretischen Absorptionsstufe, so daß in der Kolonne ein theoretischer Boden eingespart werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit der gesamte Druck für die Füllkörperkolonne, also sowohl für das Kolonnenwasser, als auch für die Gaskompression, mit nur einem Aggregat, nämlich einer verschleißarmen Wasserpumpe, erzeugt. Steht das Rohwasser bereits unter genügend hohem Druck, so kann selbst diese Pumpe eingespart werden. Das Wasser für den Kolonnenkopf und den Wasserstrahl-Verdichter wird dann vom Druckrohwasser abgezapft.
Die Zeichnung veranschaulicht in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Strömungsrichtungen sind in der Zeichnung durch im einzelnen nicht bezeichnete Pfeile dargestellt worden. Das in die Anlage eintretende Rohwasser ist mit 1, das die Anlage verlassende Reinwasser mit 2 bezeichnet worden. Von dem Reinwasser 2 wird ein Teilstrom 3 abgezweigt, in welchem in der Füllkörperkolonne 4 Ozon und Sauerstoff gelöst werden sollen.
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ΜΓ 1141 ?* sMESSEH GRBESMEBM GRSIBH
Blatt 5 zum Schreiben vom 11 b I I 4 I T
Der Teilstrom 3 kann auch vom Rohwasser 1 abgezweigt werden. Mittels der Druckerhöhungspumpe 5 wird der Druck des Teilstroms 3 erhöht. Hinter der Druckerhöhungspumpe 5 wird der Teilstrom 3 in zwei weitere Teilströme 6, 7 aufgeteilt. Der Teilstrom 6 wird direkt auf den Kopf der Füllkörperkolonne 4 gegeben. Der Teilstrom 7 durchströmt den Wasserstrahl-Gasverdichter 8 und saugt in diesem ein Ozon-Sauerstoff-Gemisch aus dem Ozonerzeuger 9 an. Das Ozon-Sauerstoff-Wassergemisch 10, welches auf diese Weise gebildet wird, wird in den Fuß der Füllkörperkolonne 4 eingeleitet. Die Druckerhöhung mittels der Druckerhöhungspumpe 5 muß so groß sein, daß genügend Ozon-Sauerstoff-Gemisch aus dem Ozonerzeuger 9 angesaugt werden kann und hinter dem Wasserstrahl-Gasverdichter 8 das Ozon-Sauerstoff-Wasser-Gemisch mindestens einen Druck von 3 bar hat. In der Füllkörperkolonne 4 herrscht dann ebenfalls ein Druck von mindestens 3 bar und der Stickstoffanteil im Kreislaufgas kann 27 Vol.% nicht übersteigen.
Ein Teil des im Wasserstrahl-Gasverdichter angesaugten Ozons wird im Wasser des Teilstroms 7 gelöst. Der Rest steigt in der Füllkörperkolonne 4 als Gas auf und wird von dem Wasser des Teilstroms 6 gelöst.
Der nichtgelöste Sauerstoff verläßt den Kopf der Füllkörperkolonne 4 durch die Leitung 11. Nach Durchströmen eines Trockners 12 und eines Druckminderers 13 gelangt er wieder in den Ozonerzeuger 9. Der verbrauchte Sauerstoff wird aus dem Vorratsbehälter 14 für Sauerstoff ersetzt.
Das mit Ozon beladene Wasser verläßt den Sumpf der Füllkörperkolonne 4 durch die Leitung 15 und wird in der Raktionsstufe 16 mit dem Rohwasser 1 vermischt. Nach Durchströmen der Nachbehandlungsanlage 17, in welcher eine Chemikalienzugabe, eine Nachflockung und eine Filterung erfolgt, wird das Reinwasser 2 erhalten.
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B,att 6 zum Schreiben ve.
1 1 41 S »BESSER G2IaESHE8EVl GMBH
Die Kolonnenhöhe richtet sich nach dem gewünschten Ozon-Absorptions-Effekt, nach vorausgegangener Festlegung des Verhältnisses von Gas und Wasser. Die Funktion einer theoretischen Ozon-Absorptionsstufe übernimmt der Wasserstrahl-Gasverdichter 8 noch zusätzlich neben seiner Aufgabe der Gasverdichtung, so daß die Füllkörperkolonne 4 einen theoretischen Boden weniger als gewöhnlich haben darf. Dennoch wird eine nahezu hundertprozentige Ozonabsorption erreicht.
Für die reine Abwasserreinigung ist es auch möglich, das gesamte Rohwasser über die Füllkörperkolonne 4 zu schicken, so daß die Reaktionsstufe 16 entfällt.
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Claims (2)

2827Ί51 MESSER GRIESHEIM GMBH MG 1141 Kennwort: Aquodrei-Wasserstrahl- ■ EM 888 Gasverdichter Erfinder: A.Gietmann; Dr.O.Leitzke Ordner: A Ba/Hi Ffm, 08.06.1978 Bezeichnung: Verfahren zur Wasserbehandlung Ansprüche
1. Verfahren zur Wasserbehandlung, insbesondere zur Trinkwasseraufbereitung und zur Abwasserreinigung, bei dem zpr Oxidation unerwünschter Wasserinhaltsstoffe und zur Verbesserung der Ausflockung solcher Stoffe zumindest ein Teilstrom des zu behandelnden Wassers in einer Füllkörperkolonne unter Druck mit einem Ozon-Sauerstoff-Gemisch aus einem Ozonerzeuger in Kontakt gebracht wird, wobei das Ozon und ein Teil des Sauerstoffs im Wasser gelöst und der nicht gelöste Sauerstoff zum Ozonerzeuger zurückgeführt und das mit Ozon und Sauerstoff beladene Wasser aus der Kolonne abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß von dem der Füllkörperkolonne (4) zugeführten Wasser (3) ein Teilstrom (7) abgezweigt und durch einen Wassertrahl-Gasverdichter (8) geleitet wird, in welchem das Ozon-Sauerstoff-Gemisch aus dem Ozonerzeuger (9) ausgesaugt, verdichtet und mit dem Teilstrom vermischt wird,wonach das Gemisch (10) aus Wasser, Ozon und Sauerstoff in den Fuß der Füllkörperkolonne geleitet wird.
9 0 9 8 8 1 / S 2 2 3 0BiGINAL inspected
Blatt 2 zum Schreib vom
MG 1141
MESSEH eRIESHEIM OMBH
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das den Wasserstrahl-Gasverdichter (8) verlassende Gemisch (10) aus Wasser, Ozon und Sauerstoff mindestens einen Druck von 3 bar hat.
8Ü9 8S1/02 2$
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