DE3149681C2 - Vorrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur intermittieren­ den Ozoneinspeisung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ozon hat eine beträchtliche oxidierende Wirkung und führt nicht zu Umweltverschmutzungen. Daher wird Ozon auf ver­ schiedenen Gebieten für Behandlungen zur Verringerung der Umweltverschmutzung eingesetzt sowie in der chemi­ schen Industrie. Je nach dem Zweck der Ozonverwendung, wählt man entweder eine kontinuierliche Ozonbehandlung oder eine intermittierende Ozonbehandlung. Eine intermit­ tierende Ozonbehandlung wird gewählt zur Verhinderung ei­ ner Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit von Kühl­ wasserrohren in Kraftwerken, chemischen Fabriken oder Bearbeitungsfabriken. Derartige Beeinträchtigungen können hervorgerufen werden durch das Anhaften von lebenden Orga­ nismen, z. B. Algen oder Schalentieren. Durch diese Be­ einträchtigung wird die Wärmeaustauscheffizienz ver­ schlechtert oder die Rohrleitungen werden sogar verstopft. Bei einem Testgerät zur Untersuchung der Wasserqualität oder bei anderen Instrumenten können durch das Anhaften von Algen oder Schalentieren in der Rohrleitung für das saubere Wasser oder in der Rohrleitung für das Abwasser verschiedene Probleme auftreten. Zur Abhilfe wird Ozon intermittierend eingespeist und hierdurch soll die Fort­ pflanzung der lebenden Organismen inhibiert werden. Die Einspeisung erfolgt an einem oder an mehreren Tagen. Sie erfolgt ein oder mehrmals pro Tag während mehrerer Minu­ ten pro Einspeisung.

Wenn ein Ozonisator während der intermittierenden Anwen­ dung des Ozons intermittierend betrieben wird, so sind großdimensionierte Ozonisatoren erforderlich. Diese füh­ ren zu hohen Anlagekosten. Gewöhnlich verwendet man da­ her Geräte zur intermittierenden Ozoneinspeisung, bei de­ nen das Ozon in einem kleineren Ozonisator erzeugt wird und in Silikagel bei niedriger Temperatur während relativ langer Zeiten (ein bis mehrere Tage) gespeichert wird. Das Ozon wird sodann desorbiert, und zwar jeweils während mehrerer Minuten zur Einspeisung des Ozons in das zu be­ handelnde Wasser.

Fig. 1(a) zeigt ein Diagramm einer herkömmlichen Anlage zur intermittierenden Ozoneinspeisung. Fig. 1(b) zeigt einen Schnitt eines Adsorptions-Desorptions-Turms entlang einer senkrechten Ebene. Die Einrichtung gemäß Fig. 1 um­ faßt einen Ozonisator 1, einen Adsorptions-Desorptions-Turm 2, in den ozonisierter Sauerstoff aus dem Ozonisa­ tor 1 eingeführt wird, ein Rückleitungsgebläse 3 zur Rückführung des Sauerstoffs vom Adsorptions-Desorptions-Turm 2 zum Ozonisator 1, eine Sauerstoff-Einspeisungs­ quelle 4 für den Ozongenerator 1, elektromagnetische Ven­ tile 5a bis 5d, einen Tank 6 für die Aufnahme von heißer Salzlösung aus dem Adsorptions-Desorptions-Turm 2, ein Heizgerät 7 für den Tank 6 für die heiße Salzlösung, eine Pumpe 8 zur Förderung der Salzlösung zum Adsorptions-De­ sorptions-Turm 2, eine Kühlanlage 9 zur Kühlung des Ad­ sorptions-Desorptions-Turms 2 und einen Wasserinjektor 10 zum Ansaugen des Ozons aus dem Adsorptions-Desorptions-Turm 2.

Die Einrichtung gemäß Fig. 1(b) umfaßt ein Ozonadsorptions­ mittel 2a in einem Adsorptions-Desorptions-Turm 2. Gewöhn­ lich besteht dieses aus Silikagel. Ferner ist eine Innen­ säule 2b für die Unterbringung des Ozonadsorptionsmittels vorgesehen sowie eine Außensäule 2c. zwischen der Innen­ säule und der Außensäule ist ein Tank 2d für eine Adsorpt­ ions-Desorptions-Salzlösung vorgesehen. Eine Verdampfer­ rohrleitung 2e ist in engem Kontakt mit der Innensäule 2b vorgesehen und mit der Kühlanlage 9 verbunden.

Im folgenden soll die Arbeitsweise dieser Anlage erläu­ tert werden, und zwar anhand des Zeitdiagramms der Fig. 2. Die Arbeitsweise wird in eine Ozonadsorptionsperiode und eine Ozondesorptionsperiode unterteilt. Die Pfeillinien bezeichnen die Arbeitszeiten der verschiedenen Geräte. Im Falle der elektromagnetischen Luftventile bezeichnen die Pfeillinien den Öffnungszustand.

Im folgenden soll der Ozonadsorptionsprozeß im einzelnen erläutert werden. Ein Sauerstoffkreislaufsystem wird ge­ bildet durch den Ozonisator 1, den Adsorptions-Desorp­ tions-Turm 2 und das Kreislaufgebläse 3 in dieser Reihen­ folge. Elektromagnetische Ventile 5a, 5b sind geöffnet und elektromagnetische Ventile 5c, 5d sind geschlossen. Der Sauerstoff strömt von einer Sauerstoffeinspeisungs­ quelle 4 mit konstantem Druck (gewöhnlich 2 bar) in das System. Der im Ozonisator 1 gebildete, ozonisierte Sauer­ stoff wird in den Adsorptions-Desorptions-Turm eingespeist, in dem das Ozon durch ein Ozonadsorptionsmittel 2a ad­ sorbiert wird. Der nichtozonisierte Sauerstoff (95% oder mehr) wird vom Gebläse 3 in den Ozonisator 1 zurückge­ führt. Auf diese Weise wird das Sauerstoffkreislaufsy­ stem gebildet. Der Turm wird auf eine Temperatur unter­ halb -30°C abgekühlt, und zwar mit Hilfe einer Kühlanlage 9 während der Ozonadsorptionsperiode. Die Menge des im Turm 2 adsorbierten Ozons ist umso höher, je niedriger die Temperatur des Silikagels ist.

Gewöhnlich erfolgt die Kühlung durch Verdampfen von Freon, welches in der Kühlanlage 9 komprimiert wird. Diese Ver­ dampfung erfolgt in dem Verdampferrohr 2a, welches in en­ gem Kontakt mit der Innensäule 2b steht. Auf diese Weise wird Ozon im Adsorptions-Desorptions-Turm 2 adsorbiert. Wenn die Konzentration des Ozons im Ozonadsorptionsmittel 2a nach einer bestimmten Zeitdauer einen Wert in der Nähe der Sättigungskonzentration erreicht, beginnt das Ozon, vom Gasauslaß des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 aus zu­ treten. Wenn nun der Adsorptionsbetrieb fortgesetzt wird, nachdem das Ozon auszutreten beginnt, so bedeutet dies einen Verlust elektrischer Energie. Daher wird nun der Adsorptionsvorgang unterbrochen und die Desorption wird begonnen. Die Desorption findet während einer vorbestimm­ ten Zeitdauer statt.

Im folgenden soll die Ozondesorption näher erläutert wer­ den. Bei der Ozondesorption sind die elektromagnetischen Ventile 5a, 5b geschlossen und die elektromagnetischen Ventile 5c, 5d sind geöffnet. Wasser wird in den Wasser­ ejektor 10 eingespeist, und Ozon wird unter vermindertem Druck aus dem Adsorptions-Desorptions-Turm 2 angesaugt. Das Ozon wird aufgelöst, und man erhält ozonisiertes Was­ ser. Gleichzeitig wird eine Pumpe 8 betätigt, welche Salz­ lösung aus einem heißen Salzlösungstank 6, welcher mit einem Heizgerät 7 beheizt wird und gewöhnlich eine Tem­ peratur von 50°C besitzt, in den Adsorptions-Desorptions-Salz­ lösungstank 2d einspeist. Nun wird das Ozonadsorpti­ onsmittel 2a, welches während der Adsorptionsperiode auf die niedrige Temperatur abgekühlt wurde, erhitzt, wodurch die Desorption des Ozons beschleunigt wird.

Die Ozonadsorption wird während einer relativ langen Zeit­ dauer durchgeführt, z. B. während eines bis mehrerer Tage, während andererseits die Desorption des Ozons während ei­ ner relativ kurzen Zeitdauer, insbesondere während einer bis mehrerer Minuten, erfolgt, und zwar durch das Erhitzen des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 unter Einwirkung des verminderten Drucks. Nach der Desorption wird die Adsorp­ tion wiederum gestartet, indem man Sauerstoff von der Sauerstoffeinspeisungsquelle 4 her in das System einlei­ tet und indem man den Adsorptions-Desorptions-Turm 2 mit dem Kühlgerät 9 kühlt.

Bei den herkömmlichen Geräten mit intermittierender Ozon­ einspeisung, bei denen Ozon in ein Wasserrohrleitungs­ system eingeführt wird, besteht die Möglichkeit, daß das Wasser zurücksteigt und in den Adsorptions-Desorptions-Turm 2 gelangt. Dies hat seinen Grund darin, daß die De­ sorption im Turm 2 bei vermindertem Druck, d. h. bei ei­ nem Druck unterhalb Atmosphärendruck, stattfindet. Wenn das Wasser in umgekehrter Richtung in den Adsorptions- Desorptions-Turm 2 strömt, d. h. zurücksteigt, so kommt es im Silikagel, in dem eine große Menge Ozon und Sauer­ stoff adsorbiert ist, zu einer abrupten Zersetzung oder Desorption des Ozons, und somit besteht die Gefahr einer Explosion. Selbst wenn eine Explosion nicht zustande­ kommt, so muß doch die Silikagelfüllung durch neues Sili­ kagel ersetzt werden, da feuchtes Silikagel Ozon nicht zu adsorbieren vermag. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem intermittierenden Ozoneinspeisungsgerät, mit dem das Zurücksteigen von Wasser in den Adsorptions-Desorp­ tions-Turm 2 mit Sicherheit vermieden werden kann.

Das Zurücksteigen von Wasser in das Silikagel der herkömm­ lichen Anlage soll im folgenden näher erläutert werden, und zwar zusammen mit bisherigen Versuchen zur Verhinde­ rung dieses Vorgangs. Die Erläuterungen beziehen sich auf die Fig. 1 bis 3. Nach beendeter Ozondesorptionsperiode beträgt der Druck im Adsorptions-Desorptions-Turm 2 ge­ wöhnlich 0,1 bar. Dieser Zustand reicht aus, eine Rück­ wärtsströmung des Wassers in einer Wasserrohrleitung wäh­ rend einer Sauerstoffpackungsperiode zu verursachen. Das Zurücksteigen von Wasser kann jedoch verhindert werden, wenn man das elektromagnetische Ventil 5c schließt. Da das herkömmliche elektromagnetische Ventil eine Richt­ wirkung aufweist und die Strömung in einer Richtung un­ terbricht, werden gewöhnlich zwei elektromagnetische Ven­ tile 5c1, 5c2 verwendet, welche entgegengesetzt gerichtet in Reihe geschaltet werden. Das elektromagnetische Ven­ til 5c1 dient in der Hauptsache dazu, ein Austreten von Ozon und Sauerstoff aus dem System während der Ozonad­ sorptionsperiode zu verhindern. Das elektromagnetische Ventil 5c2 dient dazu, den Eintritt von Wasser (oder von Luft außerhalb des Systems) In den Turm 2 zu verhindern, während der Zeitdauer zwischen beendeter Ozondesorption und der Füllung des Systems mit Sauerstoff. Das herkömm­ liche elektromagnetische Ventil 5c ist gewöhnlich ein elektromagnetisches Ventil ohne Leckage. Es sorgt für eine vollständige Unterbindung der Gas- oder Flüssig­ keitsströmung, wenn es geschlossen ist. Ventile dieser Art sind äußerst teuer und haben eine kurze Lebenszeit. Trotz der Verwendung zweier derartiger elektromagneti­ scher Ventile 5c1, 5c2 zur Verhinderung eines Zurückstei­ gens des Wasser in den Adsorptions-Desorptions-Turm 2 be­ steht dennoch das Risiko einer Rückwärtsströmung des Was­ sers während der Sauerstoffpackungsperiode in der Be­ triebssequenz gemäß Fig. 2, wenn z. B. der Ventilkörper des elektromagnetischen Ventils 5c durch Fremdkörper ver­ stopft wird, so daß ein vollständiges Verschließen des Ventils verhindert wird. Während der Ozonadsorptionspe­ riode, welche den Hauptanteil der Betriebszeit der her­ kömmlichen Anlage ausmacht, besteht die Gefahr einer Was­ serleckage, so daß Wasser in das Silikagel gelangen kann, auch wenn die Leckage gering ist.

Im folgenden soll noch ein weiteres Problem der herkömm­ lichen intermittierenden Ozoneinspeisungsgeräte erläutert werden. Gewöhnlich verwendet man als Sauerstoffquelle 4 für kleindimensionierte Geräte einen Sauerstoffbehälter. Der Behälter weist einen Wassergehalt von etwa 1000 TpM auf, wenn der Taupunkt des Sauerstoffs etwa -20°C be­ trägt. Nahezu das gesamte Wasser wird in dem mit Silika­ gel gepackten Adsorptions-Desorptions-Turm 2 adsorbiert, da Silikagel ein starkes Absorptionsmittel darstellt. Wenn das Silikagel Wasser adsorbiert, so wird die Ozonad­ sorptionskapazität des Silikagels verringert, und Ozon wird außerdem zersetzt, wodurch die Menge des adsorbier­ ten Ozons und somit auch die Menge des desorbierten Ozons je nach der Menge des adsorbierten Wassers herab­ gesetzt wird. Bei herkömmlichen Geräten ist es daher erforderlich, das Silikagel periodisch auszutauschen, um einen normalen Betrieb der Apparatur zu gewährleisten. Dies erfordert einen großen Arbeitsaufwand und hohe Kosten. Es ist ferner erforderlich, den Betrieb der Apparatur während mehrerer Tage zu unterbrechen, um das Silikagel auszutauschen. Während dieser Unterbrechung des Betriebs setzen sich lebende Organismen an den Innenflächen der Rohrleitungen an.

Weiter sind aus der DE-OS 26 10 227 und der US-PS 2,872,397 Verfahren und Vorrichtungen zum Erzeugen und Rückgewinnen von Ozon bekannt. Die bekannten Vorrichtungen weisen Adsorp­ tions-Desorptions-Türme mit einem Ozon-Adsorptionsmittel auf. Zwar zeigt die Vorrichtung nach der US-PS 2,872,397 einen Trockner auf, der den Feuchtigkeitsgehalt des zum Adsorp­ tions-Desorptions-Turm geführten Gases herabsetzt, jedoch besteht auch bei diesen bekannten Vorrichtungen die Gefahr, daß der Feuchtigkeitsgehalt durch die zuvor beschriebenen Nachteile erhöht wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor­ richtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung zu schaffen, bei der die Gefahr des Wassereintritts bzw. der Feuchtig­ keitserhöhung in einem Adsorptions-Desorptions-Turm besei­ tigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1(a) eine schematische Ansicht einer her­ kömmlichen Vorrichtung zur intermittierenden Ozoneinspei­ sung;

Fig. 1(b) einen vertikalen Schnitt eines Adsorp­ tions-Desorptions-Turms der Apparatur der Fig. 1(a);

Fig. 2 ein Betriebsdiagramm der Apparatur der Fig. 1(a);

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Anordnung der elektromagnetischen Ventile bei der herkömmlichen Einrichtung;

Fig. 4 ein Arbeitsdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung;

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Struktur zur Festlegung der Un­ terbrechung des Betriebs des Wasserejektors;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weite­ ren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 ein Folgediagramm der Ausführungsform der Fig. 6;

Fig. 8 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10 und Fig. 11 schematische Darstellungen von Abwandlungen der Ausführungsform der Fig. 9;

Fig. 12 ein Diagramm der Abhängigkeit der Ozon­ zersetzungscharakteristik in Gegenwart von Bromionen;

Fig. 13 ein Diagramm der Relation zwischen der Ozoneinspeisung in einen Ozonisator und den gebildeten Hypobromition;

Fig. 14 ein Diagramm des bakterioziden Effekts auf verschiedene Keime; und

Fig. 15 eine schematische Darstellung einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung zur Schleimunterdrückung.

Im folgenden soll auf Fig. 4 Bezug genommen werden. Diese zeigt ein Betriebszeitdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur intermittierenden Ozon­ einspeisung. Diese hat im wesentlichen den Aufbau gemäß Fig. 1. Der Unterschied des Zeitdiagramms der Fig. 4 ge­ genüber demjenigen der Fig. 2 besteht darin, daß der Wasserejektor 10 über die Ozondesorptionsperiode hinaus betrieben wird, bis der Adsorptions-Desorptions-Turm 2 mit Sauerstoff gefüllt ist und der Druck im Adsorptions-De­ sorptions-Turm 2 größer ist als der hydraulische Druck im Wasserejektor 10.

Die Arbeitsweise des Geräts zur Intermittierenden Ozon­ einspeisung mit diesem Aufbau ist im wesentlichen gleich derjenigen des Geräts der Fig. 1 und 2, mit der Ausnahme, daß der Wasserejektor 10 in Tätigkeit bleibt, bis der Adsorptions-Desorptions-Turm 2 nach beendeter Ozonde­ sorptionsperiode mit Sauerstoff gepackt oder gefüllt ist und der Druck des Sauerstoffs im Adsorptions-Desorptions-Turm 2 höher ist als der hydraulische Druck im Wasser­ ejektor 10. Auf diese Weise wird das Zurücksteigen des Wassers vom Wasserejektor 10 verhindert, und es besteht somit keine Gefahr einer Rückwärtsströmung wie bei den herkömmlichen Vorrichtungen. Es kommt daher in diesem Falle keine Strömung vom Wasserejektor 10 zum Adsorptions-Desorptions-Turm 2 zustande.

Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungs­ form eines Teils der Apparatur zur Bestimmung der Bedin­ gung für die Unterbrechung des Betriebs des Wasserejek­ tors 10. Diese Apparatur umfaßt einen Druckdetektor 11a zur Erfassung des Drucks im Adsorptions-Desorptions-Turm 2 sowie einen weiteren Druckdetektor 11b zur Erfassung des hydraulischen Drucks des Wasserejektors 10 und eine Steuereinheit 12, welche die Differenz des Drucks zwi­ schen den beiden Druckdetektoren ermittelt und ein elek­ trisches Signal erzeugt, wenn der Innendruck des Adsorp­ tions-Desorptions-Turms 2 höher ist als der hydraulische Druck des Wasserejektors 10.

Der durch die Druckdetektoren 11a, 11b ermittelte Druck wird in der Steuereinheit 12 verglichen. Diese erzeugt ein elektrisches Signal, wenn der Druck, welcher vom De­ tektor 11a festgestellt wird, größer ist als der Druck, welcher vom Detektor 11b festgestellt wird. Durch dieses Signal wird der Wasserejektor 10 gestoppt. In Fällen, in denen sich der hydraulische Druck im Wasserrohrleitungs­ system nicht ändert, genügt die Verwendung nur eines ein­ zigen Druckdetektors 11a. Ferner kann ein Zeitgeber vor­ gesehen sein, welcher den Wasserejektor 10 während einer bestimmten Zeitspanne betreibt, nachdem die Ozondesorp­ tionsperiode beendet ist, falls die Rate der Sauerstoff­ einspeisung zuvor gemessen wird und die Zeitdauer, während der der Innendruck des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 einen vorbestimmten Wert erreicht, ermittelt wurde.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform erfolgt die Verringerung des Drucks des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 oder das Absaugen aus demselben mit Hilfe eines Wasser­ ejektors 10. Der gleiche Effekt kann auch erzielt werden durch Verwendung einer Diaphragmapumpe oder einer Vakuum­ pumpe. Die Typen und Strukturen des Ozonisators 1 und des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 sind ebenfalls frei wähl­ bar.

Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Intermittierenden Ozoneinspeisung, wobei die Bezugszif­ fern 2 bis 10 die gleiche Bedeutung haben wie in Fig. 1. Es sind jedoch elektromagnetische Ventile 5c1 und 5c2 vor­ gesehen, welche in entgegengesetzter Richtung zueinander geschaltet sind, und zwar in der Rohrleitung für das aus dem Adsorptions-Desorptions-Turm 2 desorbierte Ozon. Die­ se Ventile entsprechen dem Ventil 5c der Fig. 1. Ferner ist ein weiteres elektromagnetisches Ventil 5e vorgesehen. Es liegt in einer Rohrleitung, welche mit dem Rohrlei­ tungsstück zwischen den beiden Ventilen 5c1 und 5c2 ver­ bunden ist und am anderen Ende offen ist. Hierdurch wird die Strömung des Strömungsmediums zu den Ventilen 5c1 und 5c2 unterbrochen. Die anderen Strukturelemente dieser Ausführungsform sind die gleichen wie bei Fig. 1.

Fig. 7 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Be­ triebszeitfolgen der Einrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung gemäß Fig. 6. Dieses Betriebszeitdiagramm entspricht demjenigen der Fig. 2, mit der Ausnahme, daß das elektromagnetische Ventil 5e sich stets mit Ausnahme der Ozondesorptionsperiode im offenen Zustand befindet.

Bei dieser Ausführungsform werden die elektromagnetischen Ventile 5c1, 5c2 geöffnet und das elektromagnetische Ven­ til 5e wird geschlossen, während die Ozondesorptionsperi­ ode stattfindet. Wasser wird in diesem Falle nicht vom elektromagnetischen Ventil 5e gesaugt. Während der Zeit­ spanne, während der die Ozondesorption nicht stattfindet, liegen entgegengesetzte Ventilzustände vor. Der Wasser­ ejektor 10 unterliegt einem höheren hydraulischen Druck, und selbst wenn Wasser durch das elektromagnetische Ven­ til 5c2 austritt, so wird dieses Wasser aus dem System über das elektromagnetische Ventil 5e entlassen, welches geöffnet ist. Hierdurch wird verhindert, daß Wasser in den Adsorptions-Desorptions-Turm 2 strömt.

Bei herkömmlichen Vorrichtungen hat man als elektromagne­ tisches Ventil 5c2 ein solches vom leckfreien Typ ver­ wendet im Sinne der Herbeiführung einer vollständigen Un­ terbrechung des Gas- oder Flüssigkeitsstroms. Ein solches leckagefreies Ventil ist äußerst kostspielig und hat eine relativ kurze Lebensdauer. Bei der erfindungsgemäßen Ein­ richtung ist eine geringe Leckage zulässig und ein spe­ ziell konstruiertes, elektromagnetisches Ventil wird nicht erfordert. Daher sind die Herstellungskosten verringert. Der gleiche Zweck kann erzielt werden, wenn man anstelle des elektromagnetischen Ventils 5e ein Rückschlagventil verwendet. Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit einem solchen Rück­ schlagventil 21. Das Rückschlagventil 21 gestattet die Flüssigkeitsströmung von dem Zwischenrohrstück zwischen den elektromagnetischen Ventilen 5c1, 5c2 zum Außenraum des Systems (offenes Ende). Dies bedeutet, daß Wasser, welches durch das elektromagnetische Ventil 5c2 hindurch­ tritt, in den Außenraum entlassen wird. Ferner verhin­ dert das Rückschlagventil eine Strömung eines Strömungs­ mediums in entgegengesetzter Richtung. Somit wird verhin­ dert, daß die Luft aus der Umgebung während der Ozonde­ sorptionsperiode eingesaugt wird. Somit hat das Rückschlag­ ventil 21 die gleiche Funktion wie das elektromagnetische Ventil 5e der Fig. 6. Es können jedoch auch andere Venti­ le eingesetzt werden, wenn sie die gleiche Funktion haben. Der Aufbau und die Struktur des Ozonisators 1 und des Ad­ sorptions-Desorptions-Turms 2 können frei gewählt werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann ein Was­ serdurchtritt durch das elektromagnetische Ventil 5e wäh­ rend der Zeitspanne außerhalb der Ozondesorptionszeit­ dauer aus dem System entlassen werden, und demgemäß kann eine Rückwärtsströmung des Wassers verhindert werden, auch wenn der hydraulische Druck im Rohrleitungssystem für die Einspeisung des Ozons größer ist als der Sauer­ stoffdruck (der Druck in der Apparatur) während der Ozon­ adsorptionsperiode. Die Einrichtung zur intermittieren­ den Ozoneinspeisung kann somit mit grober Betriebssicher­ heit betrieben werden.

Im folgenden soll eine weitere Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung zur intermittierenden Ozonein­ speisung anhand der Fig. 9 erläutert werden. Diese zeigt eine schematische Ansicht der Einrichtung mit den Bau­ teilen 1 bis 10 der Fig. 1. Ferner ist ein Feuchtigkeits­ beseitigungsturm 32 vorgesehen, und zwar stromab von ei­ ner Druckregeleinrichtung 31, und zwar in Relation zu ei­ ner Sauerstoffeinspeisungsquelle 4. Der Feuchtigkeits­ beseitigungsturm oder Trocknungsturm ist mit einem Feuch­ tigkeitsadsorptionsmittel gepackt, z. B. mit aktivem Aluminiumoxid, Molekularsieb oder dergl. Das Arbeits­ zeitdiagramm dieser Ausführungsform entspricht demjeni­ gen der Fig. 2.

Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Ausführungsform ist grundsätzlich die gleiche wie die Arbeitsweise der Ausführungsform der Fig. 1 mit Ausnahme des Vorhanden­ seins des Feuchtigkeitsbeseitigungsturms 32, welcher Was­ ser aus dem von der Sauerstoffeinspeisungsquelle einge­ speisten Sauerstoff entfernt. Hierdurch kann man den Aus­ tausch des Silikagels vermeiden. Es findet sich nämlich in dem Sauerstoffkreislaufsystem im wesentlichen kein Wasser. Das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel im Turm 32 verliert jedoch allmählich seine Funktion, wenn es eine beträchtliche Menge Wasser adsorbiert hat. Daher bedarf es eines periodischen Austauschs des Adsorptionsmittels. Die Verwendung einer Kassettenstruktur erlaubt z. B. kur­ ze Austauschzeiten, wodurch das Abschalten der Anlage vermieden werden kann.

Wie weiter unten erläutert, kann ein zusätzlicher Effekt erreicht werden, wenn man den Feuchtigkeitsentfernungs­ turm 32 zwischen dem Sauerstoffkreislaufsystem und dem Druckregelgerät 31 gemäß Fig. 9 anordnet und ein Adsorp­ tionsmittel verwendet, welches Ozonzersetzungseigen­ schaften aufweist, z. B. aktives Aluminiumoxid oder Mole­ kularsieb (z. B. 5A oder 13X). Bei der herkömmlichen Ein­ richtung gemäß Fig. 1 kann es vorkommen, daß Ozon vom Adsorptions-Desorptions-Turm austritt und in manchen Fällen den Sauerstoffeinspeisungspunkt des Sauerstoff­ kreislaufsystems erreicht. Die Diffusion des Ozons kann zu einer Beschädigung des Druckregelgeräts 31 führen. Da­ her sind herkömmliche Einrichtungen dieser Art mit einem Druckregelgerät aus einem gegen Ozon widerstandsfähigen Material, z. B. aus Edelstahl oder Teflon, gefertigt. Bei dem Aufbau gemäß Fig. 9 wird Ozon, welches in den Sauer­ stoffeinspeisungsteil durch Diffusion eintritt, im Feuch­ tigkeitsentfernungsturm 32 zersetzt. Es ist daher nicht erforderlich, ein Druckregelgerät 31 mit einer hohen Ozon­ festigkeit zu verwenden. Hierdurch werden die Kosten für die Herstellung der Einrichtung wesentlich verringert.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Apparatur zur intermittierenden Ozoneinspeisung, wobei die gleichen oder entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Gemäß Fig. 10 liegt der Feuchtigkeitsentfernungsturm 32 zwischen der Sauer­ stoffeinspeisungsquelle 4 und der Druckregeleinrichtung 31. Die Durckregeleinrichtung 31 ist so ausgebildet, daß sie für einen primären Druck an der Sauerstoffeinlaßsei­ te A sorgt, welcher höher ist als der sekundäre Druck an der Sauerstoffauslaßseite 3. Der Feuchtigkeitsentfernungs­ turm 32 liegt auf der Seite des höheren Drucks. Ein Feuch­ tigkeitsadsorptionsmittel kann mit steigendem Druck eine größere Menge Wasser pro Volumeneinheit adsorbieren. So­ mit zeigt die Ausführungsform gemäß Fig. 10 eine bessere Feuchtigkeitsentfernungsfunktion des Feuchtigkeitsentfer­ nungsturms 32 als die Ausführungsform der Fig. 9. Ferner zeigt die erstere Ausführungsform eine größere Lebens­ dauer (Gebrauchsdauer) als die letztere Ausführungsform. Falls in diesem Falle die Druckregeleinrichtung 31 nicht aus einem ozonbeständigen Material besteht, so kann man einen Sauerstoffzersetzungsturm 33 nur für die Zerset­ zung des Ozons zwischen der Druckregeleinrichtung 31 und dem Sauerstoffkreislaufsystem vorsehen, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Der Zersetzungsturm 33 kann den oben be­ schriebenen Aufbau haben und z. B. mit aktivem Aluminium­ oxid, oder mit Molekularsieben gepackt sein. Das im Zer­ setzungsturm untergebrachte Adsorptionsmittel muß nicht ausgetauscht werden, da es kein Wasser adsorbiert.

Die Art und die Struktur des Feuchtigkeitsentfernungs­ turms ist nicht kritisch. Das Adsorptionsmittel kann ein solches ohne Ozonadsorptionsfunktion sein, jedoch statt dessen Wasser adsorbieren, wie dies bei Kaliumchlorid der Fall ist. Der Typ und der spezielle Aufbau des Ozoni­ sators 1 sowie des Adsorptions-Desorptions-Turms können frei gewählt werden.

Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Feuchtigkeitsentfernungsturm stromab von der Sauer­ stoffeinleitungsquelle vorgesehen, um Feuchtigkeit aus dem Sauerstoff zu entfernen. Hierdurch wird verhindert, daß das Silikagel im Adsorptions-Desorptions-Turm naß wird. Es ist daher nicht erforderlich, das Silikagel aus­ zutauschen, so daß die Kosten und der Arbeitsaufwand für den Austausch des Silikagels eliminiert werden können.

Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung einer weite­ ren Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Bromidion-Ein­ speisungsvorrichtung vorgesehen ist. Bei den herkömm­ lichen Ozoneinspeisungsgeräten neigt das im Wasser aufge­ löste Ozon dazu, vom Wasserauslaß der Wasserrohrleitung an die Atmosphäre zu entweichen. Ozon hat eine relativ kurze Lebensdauer in Wasser und zersetzt sich leicht in Sauerstoff, während es andererseits in Luft eine relativ lange Lebensdauer hat. Es ist somit erforderlich zu verhindern, daß allzuviel Ozon in die Atmosphäre ent­ weicht. Der Ausführungsform gemäß Fig. 15 liegt die Er­ kenntnis zugrunde, daß Ozon in einer milden Reaktion mit Bromidionen reagiert und daß das Reaktionsprodukt einen bakterioziden Effekt entfaltet.

Im folgenden soll die Ausführungsform der Fig. 15 im einzelnen erläutert werden. Fig. 12 zeigt eine Ozonzersetzungskurve, welche erhalten wird, wenn man 5 TpM Ozon in Wasser (pH=7) gibt, welches 8 TpM Bromidionen enthält. Fig. 12 zeigt, daß Ozon in einer milden Reaktion reduziert wird. Andererseits muß berücksichtigt werden, daß bei der Umsetzung des Ozons mit dem Bromidion ein Hypobromition gebildet wird. Fig. 15 zeigt ein Diagramm der Relation zwischen dem Hypobromidion und dem Ozon, welches erhalten wird durch Extraktion des im Wasser aufgelösten Ozons durch periodische Belüftung sowie durch Testen des verbleibenden Hypobromits durch Jodometrie. Fig. 13 zeigt, daß die Erzeugung der Hypobromitionen je nach dem Verbrauch des Ozons ansteigt. Fig. 14 zeigt ein Diagramm des bakterioziden Effekts der Hypobromitionen, der Hypochloritionen und des Ozons bei Bakterien. Fig. 14 zeigt, daß Hypobromitionen den gleichen bakterioziden Effekt entfalten wie Hypochloritionen, obgleich dieser bakteriozide Effekt geringer ist als bei Ozon selbst.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 15 macht von dem bakterioziden Effekt der Hypobromitionen Gebrauch. Es wird ferner verhindert, daß Ozon entweicht. Dabei werden die Bromidionen, welche von einer Bromitionen-Einspeisungsquelle eingeführt werden, mit dem Ozon umgesetzt und in Hypobromitionen umgewandelt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 15 ist ein Ozonisator 41 vorgesehen sowie eine Sauerstoffeinspeisungsquelle 42, ein Gebläse 43, ein Adsorptions-Desorptions-Trum 44, der sich aus den Teilen 44a und 44b zusammensetzt, eine Kühlanlage 45, ein Heizgerät 46, ein Wasserejek­ tor 47, Schaltventile 48a bis 48f, eine Pumpe 51, welche das Wasser durch den Ejektor treibt und gemeinsam mit diesem in einer Abzweigrohrleitung 49 liegt, welche wie­ derum mit einer Wasserleitung 60 für Kühlzwecke verbun­ den ist. Eine Bromidionen-Einspeisungsquelle umfaßt einen Bromidionentank 54, ein elektromagnetisches Ventil 52 und eine Zumeßpumpe 53 für die Einspeisung der Bromidionen aus dem Tank 54 durch das Ventil 52 in die Rohrleitung 60 für die Kühlung.

Im folgenden soll die Arbeitsweise im einzelnen erläutert werden. Wenn ein in dem Adsorptions-Desorptions-Turm 44 untergebrachtes Adsorptionsmittel Ozon adsorbiert und den gesättigten Adsorptionszustand erreicht, so werden die Schaltventile 48a bis 48d geschlossen und die Ventile 48e bis 48f werden geöffnet und das Heizgerät 46 wird betä­ tigt, wobei die Apparatur auf Desorption umgeschaltet wird. Dann wird die Ejektorantriebspumpe 51 sowie das elektromagnetische Ventil 52 betätigt und die Dosierungs­ pumpe 53 wird eingeschaltet, so daß Bromidionen in das Wasser in der Rohrleitung 60 eingeführt werden, während das Ventil 48g in den offenen Zustand umgeschaltet wird. Hierbei wird Ozon in die Wasserrohrleitung 60 ejiziert. In dieser Wasserrohrleitung reagiert das Ozon mit Bromid­ ionen unter Erzeugung von Hypobromitionen, welche zur Ver­ hinderung einer Abscheidung von lebenden Organismen an den Innenflächen der Wasserrohrleitung dienen. Wenn die Ozondesorptionsperiode beendet ist, so werden das elek­ tromagnetische Ventil 52 und die Dosierungspumpe 53 abge­ schaltet, so daß die Einspeisung von Bromidionen unter­ brochen wird. Ferner werden die Schaltventile 48e, 48f und 48g geschlossen und die Betätigung der Ejektoran­ triebspumpe 51 wird unterbrochen. Nun beginnt die Ozon­ adsorptionsperiode von neuem.

Der Aufbau der Einrichtung zur Einspeisung von Bromid­ ionen gemäß Fig. 15 ist nicht kritisch. Er kann frei ge­ wählt werden. Die Struktur und die Art des elektromagne­ tischen Ventils 52 und der Dosierungspumpe 53 können ebenfalls frei gewählt werden.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird Bromidionen enthaltendes Wasser gleichzeitig mit der Einleitung von Ozon eingeführt, so daß an der Auslaßstelle einer Wasser­ rohrleitung lediglich ein von Ozon freies Gas freigesetzt wird. Auf diese Weise wird die Freisetzung von Ozon an die Luft verhindert. Ein Entweichen von Ozon an die Luft aufgrund eines Mangels an Bromidionen, welche in die Was­ serrohrleitung eingeführt werden, kann verhindert werden. Ferner kann eine Erhöhung der Kosten der Bromidionen­ einspeisung durch eine exzessive Einspeisung von Bromid­ ionen verhindert werden. Beides geschieht durch eine ge­ steuerte Einspeisung einer vorbestimmten Menge der Bro­ midionen, welche für die Umsetzung mit Ozon bemessen ist. Die erzeugten Hypobromitionen, welche durch die Umsetzung der Bromidionen mit dem Ozon zustandekommen, haben einen bakterioziden Effekt, welcher die Anhaftung von leben­ den Organismen an der Wasserrohrleitung verhindert.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung mit

• - einer Sauerstoffeinspeisungseinrichtung,
• - einem Ozonisator zum Erzeugen von ozonisiertem Sauerstoff;
• - einem Adsorptions-Desorptions-Turm mit einem Ozonadsorp­ tionsmittel;
• - einer Einrichtung zur Kreislaufführung des Sauerstoffs vom Adsorptions-Desorptions-Turm zum Ozonisator;
• - einer Saugeinrichtung zur Entnahme des Ozons aus dem Adsorp­ tions-Desorptions-Turm;
• - einer Einrichtung zum Kühlen des Adsorptions-Desorptions-Turms während der Ozon-Adsorptionsperiode; und
• - einer Einrichtung zum Erhitzen des Adsorptions-Desorptions-Turms während der Ozon-Desorptionsperiode,
  gekennzeichnet durch
  eine Einrichtung (11a, 11b, 12), die den Druck im saugseitigen Bereich des Adsorptions-Desorptions-Turms (2) detektiert und den Betrieb der Saugeinrichtung (10) druckabhängig steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Unterbrechung des Betriebs der Saugein­ richtung (10) einen Druckdetektor (11b) zur Messung des Drucks auf der Saugseite umfaßt sowie einen Druckdetektor (11a) zur Erfassung des Drucks im Adsorptions-Desorptions-Turm (2) sowie eine Signalerzeugungseinrichtung (12), die angesteuert von den Druckdetektoren (11a, 11b) ein druckabhängiges Signal erzeugt.

3. Vorrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung mit

• - einer Sauerstoffeinspeisungseinrichtung;
• - einem Ozonisator zum Erzeugen von ozonisiertem Sauerstoff;
• - einem Adsorptions-Desorptions-Turm mit einem Ozonadsorptions­ mittel;
• - einer Einrichtung zur Kreislaufführung des Sauerstoffs vom Adsorptions-Desorptions-Turm zum Ozonisator;
• - einer Saugeinrichtung zur Entnahme des Ozons aus dem Adsorp­ tions-Desorptions-Turm
• - einer Einrichtung zum Kühlen des Adsorptions-Desorptions-Turms während der Ozon-Adsorptionsperiode;
• - einer Einrichtung zum Erhitzen des Adsorptions-Desorptions-Turms während der Ozon-Desorptionsperiode; und
• - einer Rohrleitung für desorbiertes Ozon, die den Adsorptions- Desorptions-Turm mit der Saugeinrichtung verbindet,
  gekennzeichnet durch
  ein erstes und ein zweites elektromagnetisches Ventil (5c₁, 5c₂), welche hintereinandergeschaltet in der Rohrleitung liegen, eine Strömungseinrichtung, deren eines Ende mit der vorerwähnten Rohrleitung verbunden ist und deren anderes Ende offen ist, und eine Ventileinrichtung (5e), welche in der Strö­ mungseinrichtung vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (5e) eine Einrichtung ist, die zeit­ abschnittsweise aufsteuerbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (5e) ein Rückschlagventil (21) umfaßt.

6. Vorrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung mit

• - einer Sauerstoffeinspeisungseinrichtung;
• - einem Ozonisator zum Erzeugen von ozonisiertem Sauerstoff;
• - einem Adsorptions-Desorptions-Turm mit einem Ozonadsorptions­ mittel
• - einer Einrichtung zur Kreislaufführung des Sauerstoffs vom Adsorptions-Desorptions-Turm zum Ozonisator;
• - einer Saugeinrichtung zur Entnahme des Ozons aus dem Adsorptions-Desorptions-Turm;
• - einer Einrichtung zum Kühlen des Adsorptions-Desorptions-Turms während der Ozon-Adsorptionsperiode; und
• - einer Einrichtung zum Erhitzen des Adsorptions-Desorptions-Turms während der Ozon-Desorptionsperiode,

wobei die Sauerstoffeinspeisungseinrichtung mit dem System zur Kreislaufführung für den Sauerstoff verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feuchtigkeitsentfernungsturm (32) stromab von der Sauerstoffeinspeisungseinrichtung (4, 31) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsentfernungsturm (32) ein Feuchtigkeitsad­ sorptionsmittel mit zusätzlichen Zersetzungseigenschaften für Ozon enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckregeleinrichtung (31) vorgesehen ist und daß der Feuchtigkeitsentfernungsturm (32) mit der Einlaßseite der Druckregeleinrichtung verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Druckregeleinrichtung, wobei der Feuchtigkeitsent­ fernungsturm (32) mit der Auslaßseite der Druckregeleinrichtung verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ozonzersetzungsturm mit der Auslaßseite der Druckregeleinrichtung verbunden ist.