DE29521609U1 - Vorrichtung zur Ozonbehandlung von Wasser - Google Patents

Vorrichtung zur Ozonbehandlung von Wasser

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Description

Vorrichtung zur Ozonbehandlung von Wasser
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ozonbehandlung von Wasser mit Mitteln zum Einblasen eines ozonhaltigen Gases in das Wasser und mit einem sich anschließenden, vom Wasser durchströmten Reaktionsraum.
Das Einleiten von Ozon in Wasser dient dem Oxidieren von organischen Verunreinigungen, wie Bakterien oder Viren, im Wasser, dies wird auch als Ozonisierung bezeichnet. Das zumeist in Form ozonhaltiger Luft in das Wasser eingeleitete Ozon löst sich im Wasser und kann dann die organischen Verunreinigungen oxidieren, wobei das Ozon selbst abgebaut wird. Dieser Ablauf wird nachfolgend auch kurz als Reaktion des Ozons mit dem Wasser bezeichnet.
Aus der DE 30 11 615 Al sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ozonbehandlung von Wasser mit den eingangs genannten Merkmalen bekannt. Hierbei ist ein vertikal verlaufender, säulenförmiger Absorber vorgesehen, der von oben nach unten mit Wasser durchströmt wird. Das Wasser wird von einem oberen, spitz zulaufenden Ende des Absorbers in diesen eingeleitet. Im Bereich des oberen Endes wird zudem ein ozonhaltiges Gas eingeblasen, wobei die Gasblasen durch die Wasserströmung an das untere Ende des Absorbers befördert werden. Anschließend wird das Gas wieder vom Wasser separiert.
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Trotz der spitzen Ausbildung des oberen Endes des Absorbers ist die Gefahr vorhanden, daß sich im Inneren des Absorbers ein Gaspolster bildet und der Absorber leer läuft. Zudem führen auch bei ordnungsgemäß arbeitendem Absorber die in der Wasserströmung frei driftenden Gasblasen nicht zu einer optimalen Reaktion des gasförmigen Ozons mit dem Wasser.
Die EP 0 567 951 Al beschreibt ein Verfahren zur Behandlung und Wiedergewinnung von Waschabwässern aus Kraftfahrzeug-Betriebswerkstätten, wobei eine Oxidationsstufe, die in Form einer Ozonisierung erfolgen kann, und eine Mikrofiltrationsstufe hintereinander geschaltet sind. Zur Ozonbehandlung wird Ozon von einem Ozongenerator in einen Teilkreis eingeleitet. Das mit Ozon angereicherte Wasser wird einem Verteilerbehälter zugeführt und mit gefiltertem Wasser gemischt.
Aus der EP 0 352 779 Bl ist eine transportable Anordnung zur Gewinnung von Trinkwasser bekannt, bei der ein Hydrozyklon, eine Mikrofiltriereinrichtung, eine Einrichtung zur Umkehrosmose, ein Mischbett-Ionenaustauscher, eine Aufsalzungseinrichtung, eine Einrichtung zur Ozonisierung, ein Aktivkohlefilter und eine Einrichtung zur Depotchlorung in Reihe geschaltet sind. Die Einrichtung zur Ozonbehandlung umfaßt eine Wasserstrahlpumpe, die ozonhaltige Luft ansaugt und so dem die Anlage durchströmenden Wasser beimischt. Der oxidative Abbau von oxidierbaren Substanzen erfolgt in einem anschließenden Reaktionsbehälter .
Die DE 38 35 938 Al zeigt eine Anlage zur kontinuierlichen Aufbereitung von Wasser. Hierbei strömt das Wasser durch einen Rohrreaktor, in den an definierten Stellen mittels Dosierpumpen Chemikalien und Aktivkohle eingeleitet werden. In einem sich anschließenden Flockenabscheider wird das Wasser von ausfallendem Schlamm getrennt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend weiterzubilden, daß eine besonders effiziente Ozonisierung von im Wasser vorhandenen Verunreinigungen und damit auch eine besonders wirksame Reinigung des Wassers ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird für eine Vorrichtung zur Ozonbehandlung von Wasser mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung einen Rohrreaktor als Reaktionsraum umfaßt, daß im Rohrreaktor mindestens ein Mischelement zur Erzeugung einer turbulenten Strömung angeordnet ist und daß die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß die Durchflußzeit des Wassers durch den Rohrreaktor 2 bis 15 Minuten bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 3 bis 0,2 m/s beträgt.
Eine wesentliche Idee der Erfindung liegt darin, daß der Reaktionsraum als ein Rohrreaktor ausgebildet ist. Aufgrund des dementsprechend geringen Querschnitts des Reaktionsraums wird erreicht;, daß die in das Wasser eingebrachten, ozonhaltigen Gasblasen von der Strömung des Wassers mitgerissen werden, so daß die Bildung eines Gaspolsters im Reaktionsraum sicher verhindert wird. Folglich wird eine gute Durchmischung des Wassers mit dem Gas und damit ein schnelles Lösen des Ozons im Wasser sichergestellt. Die vorgesehene Strömungsgeschwindigkeit des Wassers trägt dazu bei, daß eine Gaspolsterbildung zuverlässig verhindert wird.
Eine vollständige Ozonisierung wird dadurch erreicht, daß die Verweilzeit des Wassers im Rohrreaktor 2 bis 15 Minuten beträgt.
Die von Mischelementen erzeugte turbulente Strömung im Rohrreaktor führt zu einer Verteilung der das Ozon enthaltenden Gasblasen im Wasser und zu einer hervorragenden Durchmischung des
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Gases mit dem Wasser. So wird der beim Stand der Technik im Reaktionsraum auftretenden Bildung von zunehmend größeren Gasblasen mit einer dementsprechend insgesamt abnehmenden Gesamtoberfläche des Gases entgegengewirkt. Vielmehr wird das Gas durch das Mischelement in Form sehr kleiner Bläschen im Wasser dispergiert und dementsprechend ergibt sich eine optimale Reaktionsgeschwindigkeit des Ozons mit dem Wasser bzw. mit im Wasser vorhandenen Verunreinigungen. Durch das Verwirbeln wird das ozonhaltige Gas feinperlig im Wasser verteilt, und es ergibt sich eine wesentlich vergrößerte Grenzfläche des Gases zum Wasser, die zu einer schnelleren Absorption im Wasser und einer entsprechend schnelleren Reaktion des Ozons mit Verunreinigungen führt. So wird mit der vorgesehenen Verweilzeit des Wassers im Rohrreaktor eine quasi vollständige Oxidation der Verunreinigungen sichergestellt.
Folglich wird durch die erfindungsgemäße Lösung eine optimale Einwirkung des Ozons auf das Wasser erreicht und so eine verbesserte Reinigung des Wassers ermöglicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß das Mischelement ein statischer Mischer ist. So wird eine einfache und kostengünstige Herstellung der Vorrichtung ermöglicht. Zudem ergibt sich ein quasi verschleißfreier Betrieb der Vorrichtung.
Eine einfache und kostengünstige Herstellung wird dadurch ermöglicht, daß das Mischelement flexibel ausgebildet und in den Rohrreaktor eingeschoben ist.
Ein schnelles Lösen des Ozons im Wasser wird weiter dadurch unterstützt, daß mehrere Mischelemente über die Länge des Rohrreaktors verteilt angeordnet sind.
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Ein optimaler Wirkungsgrad wird dadurch erreicht, daß sich ein oder mehrere Mischelemente im wesentlichen über die gesamte Länge des Rohrreaktors erstrecken.
Eine sehr einfache und preisgünstige Realisierung des Rohrreaktors ergibt sich dadurch, daß dieser durch einen flexiblen Schlauch gebildet ist.
Hierbei wird eine sehr kompakte Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch ermöglicht, daß der Schlauch eine ringförmige Wicklung bildet. So sind auch große Längen bei geringem Platzbedarf einsetzbar.
In bevorzugter Ausgestaltung umfaßt die Vorrichtung eine Einrichtung zur UV-Bestrahlung des Wassers. Diese Einrichtung kann beispielsweise durch eine UV-Lampe gebildet sein. Die UV-Bestrahlung führt zu einem schnelleren Abbau des Ozons für eine nachfolgende Weiterbehandlung des Wassers.
Zum Abbau des nach der Ozonisierung noch vorhandenen Ozons ist die Einrichtung zur UV-Bestrahlung dem Rohrreaktor nachgeordnet.
Alternativ ist die Einrichtung zur UV-Bestrahlung dem Rohrreaktor so zugeordnet und dieser so ausgebildet, daß das Wasser im Rohrreaktor zumindest abschnittsweise bestrahlbar ist. Die UV-Bestrahlung führt hierbei unter Zerlegung des Ozons zu einer Bildung von Sauerstoffradikalen, die mit den im Wasser enthaltenen Verunreinigungen sehr schnell reagieren können, so daß deren Oxidation im Rohrreaktor beschleunigt abläuft.
Eine sehr effiziente Reinigung des Wassers wird dadurch erhalten, daß die Vorrichtung mindestens ein dem Rohrreaktor nachgeordnetes Aktivkohlefilter zur Filterung des Wassers umfaßt.
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Hierbei filtert das Aktivkohlefilter die durch das zuvor vom Ozon oxidierten Verunreinigungen aus dem Wasser heraus.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit ihren wesentlichen Komponenten;
eine Seitenansicht der teilweise im Schnitt dargestellten Vorrichtung nach Fig. 1;
eine perspektivische Ansicht eines aufgeschnittenen Abschnitts eines Rohrreaktors der Vorrichtung nach Figur 1 und
ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach Figur 1.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Ozonbehandlung von Wasser umfaßt als wesentliche Komponenten Ozongeneratoren 12, einen Rohrreaktor 14, Einrichtungen 16 zur UVBestrahlung, Aktivkohlefilter 18 sowie einen Schaltschrank 20 zur Steuerung der Vorrichtung 10. Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, sind die Komponenten in einem gestellartigen Gehäuse 22 angeordnet, das als ein Modul ausgebildet ist, welches mit andere Behandlungs- oder Reinigungsstufen enthaltenden Modulen über einheitliche Anschlüsse zur Bildung einer bedarfsgerechten Wasserreinigungsanlage kombinierbar ist.
Der Rohrreaktor 14 ist durch einen flexiblen Schlauch aus transparentem Kunststoff gebildet, der ringförmig gewickelt und von nicht dargestellten Haltemitteln in seiner Form gehal-
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ten ist. Seine Länge beträgt beim Ausführungsbeispiel ungefähr 100 m.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist in dem Rohrreaktor 14 wenigstens ein Mischelement 26 angeordnet, das bei der dargestellten Ausführungsform als ein statischer Mischer mit einer Vielzahl von gegeneinander verschränkten Leitflächen ausgebildet ist. Das Mischelement 26 ist flexibel ausgebildet und in den Rohrreaktor 14 eingesteckt. Es kann gegebenenfalls fest mit dem Rohrreaktor 14 verbunden sein, um ein Verschieben durch die Wasserströmung zu verhindern. Beim Ausführungsbeispiel ist das Mischelement 26 aus rostfreiem Edelstahl hergestellt.
Fig. 4 zeigt, wie die genannten Komponenten der Vorrichtung 10 und weitere Bauteile miteinander verbunden sind. Die Vorrichtung 10 weist einen Einlaß 28 für zu behandelndes Wasser auf, an den eine Pumpe 30 angeschlossen ist. Diese fördert das Wasser über ein Ventil 32 und einen Mengenmesser 34 durch einen Injektor 36 zum Eingang des Rohrreaktors 14.
Der Injektor 36 ist mit seinem Gaseintritt an die Ausgänge der Ozongeneratoren 12 angeschlossen und bildet zusammen mit diesen Mittel 38 zum Einblasen von Ozon in das Wasser. Hierzu saugen die Ozongeneratoren 12 über einen Lufteinlaß 40 Luft an, die in den Ozongeneratoren 12 teilweise in Ozon umgewandelt und anschließend mit Hilfe des Injektors 36 in das zu behandelnde Wasser eingeblasen, also blasenförmig eingebracht wird.
Eine im Schaltschrank 20 untergebrachte Steuerung steuert mit Hilfe des Mengenmessers 34 und des Ventils 32 den Wasserstrom so, daß das Wasser mit einer je nach Verschmutzung des Wassers vorgebbaren Strömungsgeschwindigkeit von 0,2 bis 0,5 m/s durch den Rohrreaktor 14 fließt, wobei sich eine Verweilzeit des
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Wassers im Rohrreaktor 14 von 8 bis 3 Minuten ergibt. Innerhalb dieser Zeit werden oxidierbare Verunreinigungen des Wassers durch das Ozon vollständig oxidiert.
Durch das im Inneren des Rohrreaktors 14 angeordnete Mischelement 26 erfolgt eine Verwirbelung der vom Injektor 36 in den Wasserstrom eingebrachten Luftblasen, so daß die ozonhaltige Luft feinperlig im Wasser verteilt wird. Dies führt aufgrund der großen Grenzfläche Gas/Wasser zu einem sehr schnellen Lösen des Ozons im Wasser und so zu einer schnellen Oxidation von im Wasser vorhandenen, organischen Verunreinigungen, wie Viren oder Bakterien, durch das sich aufspaltende Ozon.
Nach Verlassen des Rohrreaktors 14 wird das Wasser einer UV-Bestrahlung durch eine der Einrichtungen 16 ausgesetzt. Hierbei wird das Wasser durch einen entsprechend UV-durchlässig ausgebildeten Rohrabschnitt geleitet, der von zugeordneten UV-Lampen beleuchtet ist. So wird im Wasser verbliebenes, noch nicht zerlegtes Ozon aufgespalten.
Anschließend wird das Wasser einem Gasabscheider 42 zur Entlüftung des Wassers zugeführt. Die abgeschiedene, noch Reste von Ozon enthaltende Luft wird wieder den Ozongeneratoren 12 zur Rezyklisierung zugeleitet.
Nach dem Entlüften des Wassers durch den Gasabscheider 42 wird das Wasser durch zwei Aktivkohle enthaltende, in Reihe geschaltete Filter 18 geleitet, wodurch insbesondere die vom Ozon oxidierten Verunreinigungen des Wassers herausgefiltert werden.
Um Trinkwasserqualität erreichen zu können, wird das gefilterte Wasser anschließend einer nochmaligen UV-Bestrahlung mittels einer nachgeschalteten Einrichtung 16 unterzogen. So
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werden noch vorhandene Reste von Ozon aufgespalten, und das Wasser wird vollständig von Ozon befreit.
Schließlich verläßt das mit Ozon behandelte und gereinigte Wasser in Trinkwasserqualität die Vorrichtung 10 über einen Auslaß 44.
Eine weiter verbesserte Reinigung des Wassers wird dadurch erzielt, daß der Vorrichtung 10 eine Stufe zur Mikrofiltrierung des Wassers vorgeschaltet und die Vorrichtung gegebenenfalls mit einer Reinigung durch Umkehrosmose kombiniert wird. Eine solche Kombination wird dadurch sehr erleichtert, daß die Vorrichtung 10 als ein Modul ausgebildet ist, das bei standardisierter Größe des Gehäuses 22 mit allen notwendigen Einrichtungen zur Steuerung und Energieversorgung versehen ist. So sind zur Herstellung einer Reinigungsanlage mit zusätzlichen Reinigungsstufen lediglich der Wassereinlaß 28 und der Wasserauslaß 44 anzuschließen und eine Stromversorgung der Vorrichtung 10 herzustellen.

Claims (11)

Schutzansprüche
1. Vorrichtung zur Ozonbehandlung von Wasser mit Mitteln zum Einblasen eines ozonhaltigen Gases in das Wasser und mit einem sich anschließenden, vom Wasser durchströmten Reaktionsraum,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (10) einen Rohrreaktor (14) als Reaktionsraum umfaßt, daß im Rohrreaktor (14) mindestens ein Mischelement (26) zur Erzeugung einer turbulenten Strömung angeordnet ist und daß die Vorrichtung (10) so ausgebildet ist, daß die Durchflußzeit des Wassers durch den Rohrreaktor (14) 2 bis 15 Minuten bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 3 bis 0,2 m/s beträgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement (26) ein statischer Mischer ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement (26) flexibel ausgebildet und in den Rohrreaktor (14) eingeschoben ist.
4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mischelemente (26) über die Länge des Rohrreaktors (14) verteilt angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein oder mehrere Mischelemente (26) im wesentlichen über die gesamte Länge des Rohrreaktors (14) erstrecken.
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6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrreaktor (14) durch einen flexiblen Schlauch gebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch eine ringförmige Wicklung bildet.
8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10) eine Einrichtung (16) zur UV-Bestrahlung des Wassers umfaßt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zur UV-Bestrahlung dem Rohrreaktor (14) nachgeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zur UV-Bestrahlung so dem Rohrreaktor (14) zugeordnet und dieser so ausgebildet ist, daß das Wasser im Rohrreaktor (14) zumindest abschnittsweise bestrahlbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10) mindestens ein dem Rohrreaktor (14) nachgeordnetes Aktivkohlefilter (18) zur Filterung des Wassers umfaßt.
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