DE69305411T2

DE69305411T2 - Verfahren zur Beseitigung von Mikroorganismen

Info

Publication number: DE69305411T2
Application number: DE69305411T
Authority: DE
Inventors: Kenji Ezaki; Akira Ikeda; Naoki Nakatsugawa; Yasuhiro Tanimura; Yumiko Yoshimura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-04-28
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1997-05-15
Anticipated expiration: 2013-04-16
Also published as: EP0567860B1; EP0567860B2; EP0567860A1; US5591349A; DE69305411D1; DE69305411T3

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Verhindern des Absetzens von Mikroorganismen zum Verhindern des Verstopf ens von Rohren mit Mikroorganismen oder der Herabsetzung des Wärmetausch-Wirkungsgrades eines Wärmetauschers durch auf der wärmetauschenden Oberfläche des Wärmetauschers abgelagerte Mikroorganismen, und Verbesserungen bei einem Verfahren zur Beseitigung von Mikroorganismen.

Beschreibung des Standes der Technik

Während eine große Menge von industriellem Wasser für verschiedene Zwecke einschließlich des Kühlens und Verarbeitens in Kraftwerken und chemischen Fabriken verwendet wird, setzen sich Mikroorganismen und Wasserpflanzen schlammartig in Rohren, um diese zu verstopfen, oder auf der Wärmetauscher-Oberfläche eines Wärmetauschers ab, um den Wärmetausch-Wirkungsgrad des Wärmetauschers herabzusetzen. Ein System nach dem Stand der Technik, um derartige biologische Schwierigkeiten zu verhindern, welches in der US-PS 4 453 953 und den japanischen Patentveröffentlichungen (Kokoku) Nrn. 55-61984, 61-11882, 61-11883 und 64-3157 offenbart ist, führt ein ozonhaltiges Gas mit einer hohen Ozonkonzentration intermittierend jeweils für eine kurze Zeit durch ein Rohr, um den biologischen Schlamm zu entfernen.
Industrielles Wasser enthält im allgemeinen mehrere ppm von organischen Verunreinigungen und Metallionen, welche mit Ozon hoch reaktiv sind, und Ozon ist in hohem Maße einer Selbstzersetzung unterworfen, wenn die Wasserstoffionen-Aktivität von industriellem Wasser pH gleich 7 oder darüber ist. Demgemäß wird der größte Teil von mit industriellem Wasser zu mischendem Ozon in einer Ozonmischvorrichtung wie einem Ejektor durch Reaktion mit Verunreinigungen und Metallionen und Selbstzersetzung verbraucht.
Ein bekanntes Verfahren zum Entfernen von Mikroorganismen injiziert Chlor oder eine Chlorverbindung in industrielles Wasser, um die Adhäsion und Verbreitung von Mikroorganismen durch die Wirkung des Chlors auf Bakterien und Pflanzen zu verhindern. Um durch ein derartiges Verfahren Mikroorganismen zu entfernen, beträgt die Chlorkonzentration des industriellen Wassers im allgemeinen 1 ppm, was eine große Menge von Chlor erfordert und die Betriebskosten erhöht. Wenn weiterhin Chlor enthaltendes industrielles Wasser in Wasser für den öffentlichen Gebrauch wie Flüsse oder die See abgeführt wird, bewirkt das industrielle Wasser eine Umweltverschmutzung. Demgemäß muß derartiges industrielles Wasser in einem Abwasser-Behandlungs system behandelt werden, bevor es abgeführt wird, was jedoch sehr teuer ist.
Ein Verfahren zum Entfernen von Mikroorganismen, das vorgeschlagen wird, um die Nachteile des vorgenannten Verfahrens zum Entfernen von Mikroorganismen zu eliminieren, verwendet Ozon, welches eine höhere Wirkung gegen Bakterien und Pflanzen hat als Chlor und sich in einer relativ kurzen Zeit in Wasser in harmlosem Sauerstoff zersetzt. Dieses Verfahren zum Entfernen von Mikroorganismen ist wirksam für die Verhinderung der Adhäsion und Ausbreitung von Mikroorganismen in Rohren zum Hindurchführen von Kühlwasser, wenn Ozon kontinuierlich in das Kühlwasser geliefert wird, so daß die effektive Ozonkonzentration des Kühlwassers in der Größe von 0,1 ppm liegt. Da jedoch, wie vorerwähnt ist, sich das Ozon in einer relativ kurzen Zeit in Wasser zersetzt, muß Ozon derart in das Kühlwasser geliefert werden, daß die Ozonkonzentration des Kühlwassers in der Größe von 0,5 ppm liegt, wel che weitaus größer ist als die effektive Ozonkonzentration. Da der Preis für Ozon etwa dem vierfachen Preis von Chlor entspricht, ist die Verwendung von Ozon ökonomisch schwierig und das Ozon verwendende Verfahren zum Entfernen von Mikroorganismen ist noch nicht in weitem Umfang für den praktischen Gebrauch eingesetzt worden.
Eine zum Lösen dieser Probleme in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 62-10714 vorgeschlagene Erfindung beabsichtigt, die Lebensdauer von Ozon in Wasser zu verlängern durch Zuführen einer Säure wie Kohlensäure, Salzsäure oder Schwefelsäure aus einer Säurequelle in das Kühlwasser, das intermittierend von einer Ozonquelle zugeführtes Ozon enthält.
Eine in der US-PS 4 453 953 und der japanischen Patent-Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 55-61983 vorgeschlagene Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ent fernen von Mikroorganismen, welches die erforderliche Menge von Ozon reduziert, die ökonomische Wirkung von Ozon erhöht und eine Umweltverschmutzung durch eine periodische Lieferung eines ozonhaltigen Gases mit einer hohen Ozonkonzetration in Wasser verhindert.
Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, welche ein System zum Verhindern des Absetzens von organischen Stoffen zeigt, das in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 62-10714 offenbart ist, und in welchem ein Ozonisierer 1, eine Sauerstoffquelle 2, aus welcher Sauerstoff zu dem Ozonisierer 1 geliefert wird, ein Ozonadsorbierer 4, ein in der den Ozonisierer 1 mit dem Ozonadsorbierer 4 verbindenden Leitung vorgesehener umlaufender Ventilator 3, eine Kühlmedium-Liefereinheit 5 zum Zuführen eines Kühlmediums zum Adsorbierer 4, um diesen zu kühlen, eine Heizmedium-Liefereinheit 6 zum Zuführen eines Heizmediums zum Ozonadsorbierer 4, um diesen zu heizen, ein Wasserstrahlejektor 7, welcher Ozon aus dem Ozonadsorbierer 4 unter herabgesetztem Druck desorbiert und das desorbierte Ozon mit Kühlwasser mischt, Auswahlventile 8a bis 8g, eine mit dem Wasserstrahlejektor 7 verbundene Ejektor-Treibwasserleitung 9, eine mit der Ejektor-Treibwasserleitung 9 verbundene Kühlwasserleitung 10, eine in der Ejektor-Treibwasserleitung 9 vorgesehene Ejektor-Antriebspumpe 11, ein Solenoidventil 12, ein Säuretank 14 und eine Dosierpumpe 13 zum Injizieren einer von dem Säuretank 14 gelieferten Säure in die Kühlwasserleitung 10 gezeigt sind. Diese Komponenten bilden ein Säurezuführungssystem.
Der Ozonadsorbierer 4 hat einen inneren Zylinder 4a und einen äußeren Zylinder 4b, der den inneren Zylinder 4a umgibt. Der innere Zylinder 4a ist mit einem Ozonadsorber wie Kieselgel gepackt, und der Raum zwischen dem inneren Zylinder 4a und dem äußeren Zylinder 4b ist mit einem Heizmedium wie Ethylenglykol oder einem Alkohol gefüllt. Der umlaufende Ventilator 3, der Ozonisierer 1 und der Ozonadsorbierer 4 sind in dieser Reihenfolge angeordnet, um ein Zirkulationssystem zu bilden, und die Sauerstoffquelle 2 ist mit dem Zirkulationssystem verbunden.
Die Arbeitsweise des Systems zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe wird nachfolgend beschrieben. Das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe ist in der Lage, einen Ozonadsorptionsvorgang und einen Ozondesorptionsvorgang durchzuführen.
Während des Ozonadsorptionsvorgangs wird Sauerstoff von der Sauerstoffquelle 2 in das Zirkulationssystem geliefert, so daß der Druck im Zirkulationssystem konstant ist. Normalerweise beträgt der Druck im Zirkulationssystem 1,5 kg/cm². Die Auswahlventile 8c und 8d sind geöffnet. Sauerstoff zirkuliert mittels des Umlaufventilators 3 durch das Zirkulationssystem, wobei ein Teil des durch die Entladespalte des Ozonisierers 1 strömenden Sauerstoffs durch stille Entladung ozonisiert wird. Ein Ozon enthaltendes Gas wird in den Ozonadsorbierer 4 geliefert. Dann adsorbiert der in dem Ozonadsorbierer 4 enthaltene Ozonadsorber selektiv Ozon, und der Sauerstoff wird durch das Auswahlventil 8c zu einer mit dem Umlaufventilator 3 verbundenen Rückkehrleitung zurückgeführt. Die Sauerstoffquelle 2 füllt das Zirkulationssystem wieder mit Sauerstoff in einer Menge, die der Menge des in Ozon umgewandelten Sauerstoffs entspricht. Der Ozonadsorber wird durch das von der Kühlmedium-Liefereinheit 5 zugeführte Kühlmedium auf eine Temperatur von -30º C oder darunter gekühlt, da die Ozonadsorptionskapazität des Ozonadsorbers in großem Maße von der Temperatur abhängt; das heißt, die Ozonadsorptionskapazität des Ozonadsorbers nimmt zu, wenn dessen Temperatur erhöht wird, und nimmt ab, wenn dessen Temperatur erniedrigt wird.
Bei dem Ozondesorptionsvorgang wird, wenn der in dem Ozonadsorbierer 4 enthaltene Ozonadsorber nahezu mit Ozon gesättigt ist, der Ozondesorptionsvorgang gestartet. Während des Ozondesorptionsvorgangs werden der Ozonisierer 1, der Umlaufventilator 3 und die Kühlmedium-Liefereinheit 5 angehalten, die Auswahlventile 8a, 8b, 8c und 8d werden geschlossen, die Heizmedium-Liefereinheit 6 und der Wasserstrahlejektor 7 werden gestartet und die Selektorventile 8e, 8f und 89 werden geöffnet. Dann wird der Ozonadsorber durch die von der Heizmedium-Liefereinheit 6 zugeführte Wärme erhitzt, um die Desorption von Ozon aus dem Ozonadsorber zu beschleunigen. Dann saugt der Wasserstrahlejektor 7 unter verringertem Druck das Ozon aus dem Ozonadsorber 4, mischt das Ozon mit Wasser darin und liefert ozonhaltiges Wasser in die Kühlwasserleitung 101 um eine organische Absetzung in der Kühlwasserleitung 10 zu unterdrücken. Während des Ansaugens von Ozon unter Druck ist der innere Druck des Ozonadsorbers 4 etwa -70 cmHg.
Wenn das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe für den Ozondesorptionsvorgang eingestellt wird, indem die Auswahlventile 8a, 8b, 8c und 8d geschlossen, die Auswahlventile 8e und 8f geöffnet und die Heizmedium-Liefereinheit 6 gestartet werden, wird die Ejektor-Antriebspumpe 11 gestartet und das Solenoidventil 12 geöffnet synchron mit dem Start der Ejektor-Antriebspumpe 11, die Dosierpumpe 13 beginnt die Zuführung der Säure, das Selektorventil 89 wird geöffnet, nachdem die Dosierpumpe 13 gestartet wurde, und das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe beginnt die Lieferung von Ozon in die Kühlwasserleitung 10. Nach Beendigung des Ozondesorptionsvorgangs wird das Solenoidventil 12 geschlossen, die Dosierpumpe 13 wird angehalten, um die Zuführung der Säure zu beenden, die Auswahlventile 8e, 8f und 8g werden geschlossen, die Ejektor-Antriebspumpe 11 wird angehalten, und dann wird der Ozonadsorptionsvorgang wieder gestartet. Hierdurch werden der Ozonadsorptionsvorgang und der Ozondesorptionsvorgang abwechselnd wiederholt.
Wenn Ozon mit einer Ozonkonzentration von 10 ppm in durch die Kühlwasserleitung 10 zirkulierendes Kühlwasser injiziert wird, nimmt die Ozonkonzentration in zwei Minuten auf 1 ppm ab, wenn die Wasserstoffionen-Aktivität des Kühlwassers in der Größe von pH gleich 8 ist, wohingegen die Ozonkonzentration in zwei Minuten auf 6,7 ppm bzw. 7,1 ppm abnimmt, wenn die Wasserstoffionen-Aktivität des Kühlwassers pH gleich 6 bzw. pH gleich 7 ist. Eine derartige hohe wirksame Ozonkonzentration hat eine hohe Wirkung gegen Bakterien und daher eine hohe Wirkung zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe.
Ein anderes Verfahren zum Regulieren des pH-Wertes von Kühlwasser verwendet Kohlendioxidgas. Fig. 2 ist ein Flußdiagramm eines bekannten Verfahrens zur Regulierung des pH-Wertes, das zu der Oklahoma State Water Purifying Plant, U.S.A., geliefertes Kohlendioxidgas verwendet und im Juli 1988 in Betrieb genommen wurde. Dieses pH-Regulierverfahren ist in Tomio Deguchi "Advanced Water Purifying Technology Using Ozone", Sn. 286 und 287, beschrieben. Dieses bekannte pH-Regulierverfahren reinigt schmutziges Wasser in einem Sedimentierbecken 21, das Kalkstein 22, d.h. einen alkalischen Stoff enthält, reguliert den pH Wert des gereinigten Wassers (Neutralisierung) durch Kohlendioxidgas 23, d.h.einen sauren Stoff, und bläst dann ein ozonhaltiges Gas 24 in das neutralisierte Wasser.
Fig. 3 zeigt ein System zum Entfernen von Mikroorganismen zum Durchführen eines Verfahrens zum Entfernen von Mikroorganismen, das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 55-61983 offenbart ist. Gemäß Fig. 3 wird von einer Wasserpumpe 102 zu einer Kühlwasserleitung 101 geliefertes Kühlwasser abgeführt, nachdem es einen Wärmetauscher 103 gekühlt hat. Ein Ozonisierer 104 erzeugt ein ozonhaltiges Gas mit einer hohen Ozonkonzentration, indem Sauerstoff oder in Luft enthaltener Sauerstoff durch stille Entladung umgewandelt wird. Das Ozon enthaltende Gas wird durch eine Ozonzuführungsleitung 105 zu einem Wasserstrahlejektor 106, d.h. einer Ozonmischvorrichtung geführt. Der Wasserstrahlejektor 106 wird durch aus einer Ejektor-Antriebspumpe 107 ausgetretenes und durch eine mit dem Wasserstrahlejektor 106 verbundene Antriebswasser-Zuführungsleitung 108 zugeführtes Wasser angetrieben. Die Ozonzuführungsleitung 105 ist mit einem Solenoidventil 109 versehen.
Im Betrieb wird ein ozonhaltiges Gas von dem Ozonisierer 104 erzeugt, indem Sauerstoff oder Luft einer Ozonisierung oder Verwendung einer stillen Entladung unterzogen wird, und zur selben Zeit wird die Ejektor-Antriebspumpe 107 angetrieben, das Solenoidventil 109 ist geöffnet, um das ozonhaltige Gas mit einer hohen Ozonkonzentration durch die Ozonzuführungsleitung 105 zu dem mit der Antriebswasser-Zuführungsleitung 108 verbundenen Wasserstrahlejektor 106 zu schicken, und dann wird das ozonhaltige Gas in winzigen Blasen in das von der Wasserpumpe 107 zugeführte Kühlwasser geblasen. Das winzige Ozonblasen enthaltende Kühlwasser mit einer hohen Ozonkonzentration wird mit dem durch die Kühlwasserleitung 101 fließenden Kühlwasser gemischt. Dann zerstört das in dem Kühlwasser enthaltene Ozon an der inneren Oberfläche der Kühlwasserleitung 101 haftende Mikroorganismen, um zu verhindern, daß die Kühlwasserleitung 101 mit Mikroorganismen verstopft, und um ein Haften von Organismen an der Oberfläche des Wärmetauschers 103 zu verhindern. Das ozonhaltige Gas wird periodisch in das Kühlwasser injiziert, beispielsweise einmal am Tag für fünf Minuten, so daß die Ozonkonzentration des Kühlwassers auf einem Wert im Bereich von 5 bis 10 ppm aufrechterhalten wird. Nachdem das ozonhaltige Gas fünf Minuten lang in das Kühlwasser injiziert wurde, wird das Solenoidventil 109 geschlossen, der Ozonisierer 104 angehalten und dann die Ejektor-Antriebspumpe 107 angehalten.
Eine periodische Injektion eines derartigen ozonhaltigen Wassers mit einer hohen Ozonkonzentration in das Kühlwasser entfernt aus den folgenden Gründen Mikroorganismen. Da sich Mikroorganismen mit einer exponentiellen Rate fortpflanzen, kann die Fortpflanzung von Mikroorganismen verhindert werden durch vollständige Zerstörung der Mikroorganismen im Anfangszustand der Fortpflanzung durch das ozonhaltige Wasser und durch periodische Wiederholung der Zerstörung von Mikroorganismen in einer solchen Weise. Somit können Störungen in der Kühlwasserleitung, die dem Anhaften von Mikroorganismen an der inneren Oberfläche der Kühlwasserleitung zuzuschreiben sind, verhindert werden, und an der Oberfläche des Wärmetauschers haftende Organismen können entfernt werden.
Wie vorstehend festgestellt wird, liefert das bekannte Verfahren zum Entfernen von Mikroorganismen periodisch Ozon in das Kühlwasser, um die Ozonkonzentration des Kühlwassers im Bereich von 5 bis 10 ppm aufrechtzuerhalten. Jedoch enthält Kühlwasser im allgemeinen mehrere ppm organischer Verunreinigungen, schwebender Feststoffe (SS) und anorganischer Ionen einschließlich Eisenionen, welche mit Ozon hoch reaktiv sind, und Ozon ist in hohem Maße einer Selbstzersetzung unterworfen, wenn die Wasserstoffionen-Aktivität des Kühlwassers pH gleich 7 oder höher ist. Demgemäß zersetzt sich der größte Teil des durch eine Ozonmischvorrichtung wie einen Ejektor mit Wasser gemischten Ozons, und daher ist es schwierig, ein ozonhaltiges Wasser mit einer hohen Ozonkonzentration zu erhalten.
Da es bei dem bekannten System zum Verhindern des Absetzens organischer Substanzen, wie in Fig. 1 gezeigt, erforderlich ist, eine große Menge von saurer Lösung dem Kühlwasser zuzuführen, so daß das Kühlwasser eine große Menge von anorganischen Ionen wie Sulfationen, Chlorionen oder kohlenstoffhaltigen Ionen zusätzlich zu Wasserstoffionen enthält. Demgemäß bewirkt das Ausströmen einer großen Menge derartigen Kühlwassers, das eine große Menge von organischen Ionen enthält, eine Umweltverschmutzung. Weiterhin bildet derartiges Kühlwasser Kesselstein beispielsweise auf einem Wärmetauscher, um den Wärmetausch- Wirkungsgrad des Wärmetauschers herabzusetzen, und korrodiert Leitungen.
Die Wirkung zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe bei dem bekannten pH-Regulierverfahren, das Kohlendioxidgas verwendet und in Fig. 2 gezeigt ist, ist nicht ausreichend hoch und benötigt eine große Menge von Kohlendioxidgas, da der pH-Wert des gesamten Kühlwassers reguliert werden muß. Bei dem bekannten System zum Entfernen von Mikroorganismen nach Fig. 3 wird der größte Teil des in Wasser injizierten Ozons durch die Wechselwirkung von Ozon und in dem Wasser enthaltenen reaktiven Substanzen oder durch Selbstzersetzung von Ozon verbraucht, und daher ist es schwierig, ozonhaltiges Wasser mit einer hohen Ozonkonzentration zu erhalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Angesichts des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Verhindern einer organischen Zersetzung vorzusehen, welches in der Lage ist, die Lebensdauer von Ozon zu verlängern und das Absetzen von Organismen in einem Wasserdurchgang zu verhindern, selbst wenn der Wasserdurchgang lang ist, ohne die Umwelt zu verschmutzen und ohne eine große Menge von Kohlendioxidgas zu verwenden, und welches weiterhin in der Lage ist, wirksam das gesamte in einem Ozonadsorber gespeicherte Ozon in industrielles Wasser zu injizieren.
Es ist auch die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Entfernen von Mikroorganismen vorzusehen, das in der Lage ist, die Zersetzung von Ozon zu unterdrücken, ohne eine große Menge von Kohlendioxidgas zu verwenden, ozonhaltiges Wasser mit einer hohen Ozonkonzentration zur Verfügung zu stellen und Mikroorganismen in einer kurzen Zeit zufriedenstellend zu entfernen.
Gemäß einem ersten Aspekt nach der vorliegenden Erfindung ist zum Lösen der vorgenannten Aufgabe ein System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe vorgesehen zum Entfernen von in durch eine Kühlwasserleitung geführtem Wasser verbreiteten Organismen, welches aufweist: einen Ozonisierer zum Erzeugen von Ozon, einen Ozonadsorbierer in Fluidverbindung mit dem Ozonisierer, der einen Ozonadsorber zum Speichern von von dem Ozonisierer erzeugtem Ozon aufweist, wobei das in dem Ozonadsorber gespeicherte Ozon in der Lage ist, durch Erwärmen des Ozonadsorbierers desorbiert zu werden, eine Kohlendioxidquelle zum Liefern von Kohlendioxid in das Wasser, eine Zweigwasserleitung, die von der Kühlwasserleitung abzweigt, und Mischmittel in Fluidverbindung mit dem Ozonadsorbierer zum Mischen eines ozonhaltigen Gases, das durch Desorption von Ozon aus dem Ozonadsorber des Ozonadsorbierers erzeugt wurde, mit dem von Kohlendioxidquelle gelieferten Kohlendioxid, wobei die Kohlendioxidquelle in Fluidverbindung mit der Zweigwasserleitung ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Entfernen von Mikroorganismen vorgesehen, bei welchem bewirkt wird, daß Wasser durch eine Wasserleitung fließt, bewirkt wird, daß, das Wasser durch eine von der Wasserleitung abgezweigte Zweigwasserleitung fließt, periodisch ein ozonhaltiges Gas mit einer hohen Ozonkonzentration, das von einem Ozonisierer erzeugt wurde, in das Wasser, das in der Zweigwasserleitung fließt, durch eine Ozonmischvorrichtung injiziert wird, um in der Wasserleitung ausgebreitete Mikroorganismen zu entfer nen, worin Kohlendioxid in das ozonhaltige Gas gemischt wird, bevor das ozonhaltige Gas in das durch die Zweigwasserleitung geleitete Wasser injiziert wird, um ein gemischtes Gas bestehend aus dem ozonhaltigen Gas und Kohlendioxid in das Wasser zu injizieren, worin der Schritt des periodischen Injizierens nur während eines Teils des Schrittes stattfindet, in welchem das Fließen von Wasser durch die Wasserleitung bewirkt wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Entfernen von Mikroorganismen vorgesehen, bei welchem bewirkt wird, daß Wasser durch eine Wasserleitung fließt, bewirkt wird, daß Wasser durch eine von der Wasserleitung abgezweigte Zweigwasserleitung fließt, periodisch ein ozonhaltiges Gas mit einer hohen Ozonkonzentration, das von einem Ozonisierer erzeugt wurde, in das Wasser, das in der Zweigwasserleitung fließt, durch eine Ozonmischvorrichtung injiziert wird, um in der Wasserleitung ausgebreitete Mikroorganismen zu entfernen, worin Kohlendioxid in das durch die Zweigwasserleitung geleitete Wasser synchron mit der Injektion des ozonhaltigen Gases in das Wasser injiziert wird, und worin der Schritt des periodischen Injizierens nur während eines Teils des Schrittes, in welchem Wasser durch die Wasserleitung fließt, stattfindet.
Die obige und weitere Aufgaben und neuen Merkmale der Erfindung erscheinen vollständiger aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird. Es ist jedoch ausdrücklich zu verstehen, daß die Zeichnungen nur für den Zweck der Illustration dienen und nicht als eine Bestimmung der Grenzen der Erfindung beabsichtigt sind.

Kurzbezeichnung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine typische schematische Ansicht eines Systems zum Verhindern der Absetzung organischer Stoffe nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Regulieren des pH-Wertes von industriellem Wasser durch Kohlendioxidgas nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 ist eine typische schematische Ansicht eines Systems zum Entfernen von Mikroorganismen nach dem Stand der Technik;
Fig. 4 ist eine typische schematische Ansicht eines Systems zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach einem ersten Ausführungsbeispiel für einen ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist eine typische schematische Ansicht eines Systems zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach einem zweiten Ausführungsbeispiel für einen zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist eine typische schematische Ansicht eines Systems zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach einem dritten Ausführungsbeispiel für den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist eine typische schematische Ansicht eines Systems zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach einem vierten Ausführungsbeispiel für den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist eine typische schematische Ansicht eines Systems zum Entfernen von Mikroorganismen nach einem fünften Ausführungsbeispiel für einen dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist eine typische schematische Ansicht eines Systems zum Entfernen von Mikroorganismen nach einem sechsten Ausführungsbeispiel für den dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 10 ist eine typische schematische Ansicht eines Systems zum Entfernen von Mikroorganismen nach einem siebenten Ausführungsbeispiel für den dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun im einzelnen beschrieben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in welchen die Teile gleich oder entsprechend solchen zuvor mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen durch dieselben Bezugszahlen gekennzeichnet sind und die Beschreibung von diesen wird weggelassen, um eine Wiederholung zu vermeiden.

Erstes Ausführungsbeispiel

Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, welche ein System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergibt und in der ein Ozonisierer 1 einer Ozonerzeugungseinheit, der Ozonadsorbierer 4 einer Ozonadsorptionseinheit, ein Wasserstrahlejektor 7, d.h. eine Mischvorrichtung, eine Kohlendioxidgas-Quelle 31 wie ein Kohlendioxidgas- Zylinder oder ein Flüssigkohlendioxid-Zylinder, ein Strömungsregler 32 zum Regeln der Strömungsgeschwindigkeit von Kohlendioxidgas und ein in einer Kohlendioxidgas-Zuführungsleitung 34 vorgesehenes Solenoidventil 33 gezeigt sind. Die Kohlendioxidgas-Zuführungsleitung 34 ist mit dem inneren Zylinder 4a des Ozonadsorbierers 4 verbunden, um Kohlendioxid in den Ozonadsorbierer 4 zu liefern.
Die Arbeitsweise des Systems zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe wird nachfolgend beschrieben. Wenn ein Ozondesorptionszyklus nach der Beendigung eines Ozonadsorptionszyklus, in welchem Ozon in dem Ozonadsorbierer 4 gespeichert wird, begonnen wird, werden der Ozonisierer 1, ein Umlaufventilator 3 und eine Kühlmedium-Zuführungseinheit 5 angehalten, und Auswahlventile 8a, 8b, 8c und 8d werden geschlossen.
Nachfolgend werden eine Heizmedium-Zuführungseinheit 6 und eine Pumpe 11 gestartet und Auswahlventile 8e, 8f und 89 werden geöffnet, um die Desorption von Ozon aus dem in dem Ozonadsorbierer 4 gepackten Ozonadsorber zu beschleunigen, indem der Ozonadsorber durch von der Heizmedium-Zuführungseinheit 6 gelieferte Wärme erwärmt wird. Dann wird das aus dem in dem Ozonadsorbierer 4 gepackten Ozonadsorber desorbierte Ozon durch eine von dem Wasserstrahlejektor 7, der von durch die Pumpe 11 geliefertem Wasser angetrieben wird, erzeugte Saugkraft angesaugt. Unterdessen werden die Auswahlventile 8e, 8f und 89 und ein Solenoidventil 33 geöffnet, um Kohlendioxidgas aus der Kohlendioxidgas-Quelle 31 durch eine Kohlendioxidgas- Zuführungsleitung 34 in den Ozonadsorbierer 4 zu liefern. Die Strömungsgeschwindigkeit von Kohlendioxidgas wird durch den Strömungsregler 32 geregelt. Dann wird das in den Ozonadsorbierer 4 gelieferte Kohlendioxidgas mit aus dem Ozonadsorber desorbierten Ozon gemischt, und das gemischte Gas, d.h. eine Mischung aus Ozon und Kohlendioxidgas, wird von dem Wasserstrahlejektor 7 angesaugt, der in einer Ejektorantriebs-Wasserleitung 9 vorgesehen ist, welche von einer Kühlwasserleitung 10 abzweigt. Dann wird das aus Ozon und Kohlendioxidgas bestehende gemischte Gas in winzigen Blasen durch den Wasserstrahlejektor 7 in den Teil des Kühlwassers injiziert, der durch die Ejektorantriebs-Wasserleitung 9 fließt, und das gemischte Gas mischt sich mit dem Kühlwasser, um ein ozonhaltiges Wasser mit hoher Ozonkonzentration zu erzeugen. Das ozonhaltige Wasser wird zu der Kühlwasserleitung 10 zurückgeführt und mischt sich mit dem durch die Kühlwasserleitung 10 fließenden Kühlwasser. Das aus Ozon und Kohlendioxidgas bestehende gemischte Gas wird periodisch in das Kühlwasser injiziert, beispielsweise einmal am Tag für fünf Minuten, damit die Ozonkonzentration des Kühlwassers im Bereich von 5 bis 10 ppm ist.
Wenn das durch den in den Ozonadsorbierer 4 gepackten Ozonadsorber aus diesem desorbiert ist, wird ein ozonhaltiges Gas mit einer hohen Ozonkonzentration in der Größe von mehreren zehn Prozent erzeugt. Es ergibt sich, daß in einem derartigen ozonhaltigen Gas mit einer hohen Ozonkonzentration enthaltenes Ozon durch Zersetzung in dem Ozonadsorbierer 4 oder in den Rohrleitungen verschwindet. Dieses System zum Verhindem des Absetzens organischer Stoffe liefert Kohlendioxidgas, d.h. eine inaktive Substanz, in den Ozonadsorbierer 4, wenn Ozon aus dem Ozonadsorber desorbiert wird, um den Verbrauch von Ozon durch Zersetzung in dem Ozonadsorbierer 4 und den Rohrleitungen zu unterdrücken, so daß das gesamte in dem Ozonadsorbierer 4 gespeicherte Ozon dem Kühlwasser wirksam zugesetzt wird. Wenn Kohlendioxidgas in den Ozonadsorbierer 4 geliefert wird, um in Kontakt mit dem Ozonadsorber zu kommen, kann die Kapazität der Heizmedium-Zuführungseinheit 6 zum Erwärmen des Ozonadsorbers, wenn Ozon aus dem Ozonadsorber desorbiert wird, relativ klein sein. Demgemäß kann eine dem Ozonadsorbierer 4 enthaltende Vorrichtung in einer relativ kleinen Konstruktion ausgebildet sein und das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe ist in der Lage, mit reduzierten Betriebskosten zu arbeiten, was ökonomisch vorteilhaft ist. Da das aus Ozon und Kohlendioxidgas gemischte Gas durch den in der Ejektorantriebs-Wasserleitung 9 vorgesehenen Wasserstrahlejektor 7 in den Teil des Kühlwassers, welcher durch die von der Kühlwasserleitung 10 abgezweigte Ejektorantriebs-Wasserleitung 9 fließt, injiziert wird, wird der pH-Wert des Kühlwassers durch eine geringe Menge von Kohlendioxidgas reduziert, und dadurch kann der Verbrauch von Ozon durch Zersetzung von Ozon und die Wechselwirkung von Ozon mit reaktiven Substanzen, die im Kühlwasser enthalten sind, unterdrückt werden, so daß die Wirkung von Ozon auf die Verhinderung des Absetzens von Organismen in einer langen Wasserzuführungsleitung demgemäß erhöht wird, und die Wirkung zum Verhindern des Absetzens von Organismen durch Ozon setzt sich für eine verlängerte Zeitspanne fort. Somit kann das Absetzen von Organismen in langen Wasserzuführungsleitungen und in Wasserzuführungsleitungen, in welchen Wasser steht, für eine lange Zeit verhindert werden.
Experimente, die zur Demonstration der Wirkung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, zeigten, daß, wenn Ozon in einer Ozonkonzentration von 10 ppm in Wasser injiziert wird, die Ozonkonzentration von Wasser in zwei Minuten, nachdem das Ozon in Wasser injiziert wurde, auf 1 ppm abnimmt, während die Ozonkonzentration von Wasser zwei Minuten nach der Injektion eines ozonhaltigen Gases mit einer hohen Ozonkonzentration, das Kohlendioxid in einer Kohlendioxidkonzentration von etwa 10 % in Wasser derart, daß die Ozonkonzentration von Wasser 10 ppm ist, 7 ppm beträgt.
In dem Kühlwasser enthaltenes Kohlendioxidgas entweicht in die Atmosphäre, und kein Kohlendioxidgas verbleibt im Kühlwasser, wenn das durch die Kühlwasserleitung 10 gelieferte Kühlwasser der Atmosphäre ausgesetzt wird, wenn diese zum Kühlen verwendet wird. Wenn das in die Atmosphäre entwichene Kohlendioxidgas wiedergewonnen und wiederverwendet wird, erhöht sich die Kohlendioxidkonzentration der Atmosphäre nicht und das Kohlendioxidgas bewirkt keine Umweltverschmutzung. Da die Mischung aus Ozon und Kohlendioxidgas in einer kurzen Zeit in Wasser injiziert wird, ist die Menge des von dem System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach dem ersten Ausführungsbeispiel benötigte Menge von Kohlendioxidgas kleiner als die von dem System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 2 benötigte Menge und, da das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach dem ersten Ausführungsbeispiel keine Injektion einer Säure in Wasser benötigt, was für das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 wesentlich ist, hat das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach dem ersten Ausführungsbeispiel keine Umweltverschmutzung zur Folge, führt zu keiner Korrosion von Wasser führenden Rohren und verhindert die Bildung von Kesselstein auf dem Wärmetauscher.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 5 zeigt ein System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Während das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach dem ersten Ausführungsbeispiel Kohlendioxidgas in den Ozonadsorbierer 4 liefert, injiziert das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach dem zweiten Ausführungsbeispiel ein aus Ozon und Kohlendioxidgas bestehendes gemischtes Gas in Kühlwasser nach demselben Verfahren wie dem, das im ersten Ausführungsbeispiel angewendet wurde. Das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach dem zweiten Ausführungsbeispiel hat eine Kohlendioxidgas-Zuführungsleitung 34, deren eines Ende mit einer Kohlendioxidgas-Quelle 31 und deren anderes Ende mit einer Ozonzuführungsleitung 40, durch welche aus dem Ozonadsorber eines Ozonadsorbierers 4 desorbiertes Ozon zu einem Wasserstrahlejektor 7 geliefert wird, verbunden sind. Dieses System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe ist ähnlich dem System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach dem ersten Ausführungsbeispiel in der Lage, den Verbrauch von Ozon in Wasser aufgrund der Wechselwirkung von Ozon und reaktiven Substanzen, die im Wasser enthalten sind, und der Zersetzung von Ozon zu unterdrücken, indem eine relativ kleine Menge von Kohlendioxidgas verwendet wird, die Lebensdauer von Ozon zu verlängern und das Absetzen von Organismen in einer langen Wasserzuführungsleitung zu verhindern. Das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe hat keine Umweltverschmutzung zur Folge.

Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 6 zeigt ein System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist ein Wasserstrahlejektor 7 in einer von einer Kühlwasserleitung 10 abgezweigten Ejektorantriebs-Wasserleitung vorgesehen, und eine Kohlendioxid-Zuführungsleitung 34 ist mit einem Ende mit einer Kohlendioxid-Quelle 31 und dem anderen Ende mit der Ejektorantriebs-Wasserleitung 9 verbunden an einer Position hinter dem Wasserstrahlejektor 7 mit Bezug auf die Strömungsrichtung des Ejektorantriebswassers, um Kohlendioxidgas synchron mit der Injektion von Ozon in das Kühlwasser durch den Wasserstrahlejektor 7 in Kühlwasser zu liefern. Das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe ist ähnlich den vorhergehenden Systemen zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel in der Lage, den Verbrauch von Ozon aufgrund der Wechselwirkung von Ozon und reaktiven Substanzen, die im Kühlwasser enthalten sind, und der Zersetzung von Ozon zu unterdrücken, die Lebensdauer von Ozon zu verlängern und die Absetzung von Organismen in einer langen Wasserzuführungsleitung zu verhindern. Weiterhin hat das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe keine Umweltverschmutzung zur Folge. Kohlendioxidgas muß nicht notwendigerweise in das Kühlwasser in perfektem Synchronismus mit der Injektion von Ozon in das Kühlwasser injiziert werden; die Injektion von Kohlendioxidgas in das Kühlwasser kann etwas vor dem Beginn der Injektion von Ozon in das Kühlwasser begonnen werden oder kann etwas nach dem Anhalten der Injektion von Ozon in das Kühlwasser angehalten werden.
Die Solenoidventile des Systems zum Verhindern der Absetzung organischer Stoffe werden durch ein nicht gezeigtes Steuergerät gesteuert.

Viertes Ausführungsbeispiel

Fig. 7 zeigt ein System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach einem vierten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist eine Kohlendioxidgas-Zuführungsleitung 34 mit einer Ejektorantriebswasser-Zuführungsleitung 9 an einer Position zwischen einer Pumpe 11 und einem Wasserstrahlejektor 7, der in der Ejektorantriebswasser-Zuführungsleitung 9 vorgesehen ist, verbunden, nämlich einer Position vor einer Ozoninjektionsposition, um Kohlendioxidgas in Kühlwasser unmittelbar vor der Injektion von Ozon in das Kühlwasser synchron mit der Injektion von Ozon in das Kühlwasser zu injizieren durch dasselbe Verfahren, welches beim ersten Ausführungsbeispiel angewendet wurde. Die Wirkung des vierten Ausführungsbeispiels ist dieselbe wie die des dritten Ausführungsbeispiels.
Obgleich das Hinzufügen einer kleinen Menge von Kohlendioxidgas zum Kühlwasser ausreichend wirksam ist, ist, je größer die Menge des zu dem Kühlwasser hinzugefügten Kohlendioxidgases ist, desto höher die Wirkung auf die Unterdrückung der Zersetzung von Ozon und die Ausdehnung von Ozon im Kühlwasser. Da jedoch das Hinzufügen von Kohlendioxidgas zum ozonhaltigen Gas mit einer hohen Ozonkonzentration, das durch Desorption von Ozon aus dem Ozonadsorber hergestellt wird, die Ozonkonzentration des ozonhaltigen Gases herabsetzt, ist eine bevorzugte Kohlendioxidgas-Konzentration des ozonhaltigen Gases im Bereich von mehreren Prozent bis mehreren zehn Prozent.
Obgleich in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ein Kohlendioxidgas-Zylinder oder ein Flüssigkohlendioxid-Zylinder als Kohlendioxidgas-Quelle 31 verwendet wird, kann Kohlendioxidgas, das aus der Atmosphäre durch eine industrielle Gewinnungsvorrichtung für Kohlendioxidgas gewonnen ist, wie ein Kohlendioxid- Adsorptionsverfahren, das einen Kohlendioxidadsorber wie ein molekulares Sieb oder ein Tiefkühlverfahren für dieselbe Wirkung verwendet werden.
Obgleich die vorhergehenden Ausführungsbeispiele be schrieben wurden für die Anwendung an einer Kühlwasser-Zuführungsleitung, ist die vorliegende Erfindung in ihrer Anwendung nicht hierauf beschränkt; die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf die Verhinderung des Absetzens von Organismen in anderen Wasserzuführungsleitungen und das Unterdrücken des Verbrauchs von Ozon durch die Wechselwirkung von Ozon und reaktiven Substanzen, die im Wasser enthalten sind, und durch Zersetzung von Ozon, und auf die Verlängerung der Lebensdauer von Ozon durch Hinzufügen einer kleinen Menge von Kohlendioxidgas zusammen mit Ozon zu dem Wasser.
Wie vorstehend festgestellt ist, umfaßt das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe nach der vorliegenden Erfindung den Ozonisierer zum Erzeugen von Ozon, den Ozonadsorbierer zum Speichern des durch den Ozonisierer erzeugten Ozons, eine Mischvorrichtung zum Mischen eines ozonhaltigen Gases, das erhalten wurde durch Desorbieren von in dem Ozonadsorbierer gespeichertem Ozon, intermittierend in Wasser, um in dem Wasser fortgepflanzte Organismen zu zerstören, und die Kohlendioxid-Zuführungsvorrichtung zum Mischen von Kohlendioxidgas in dem ozonhaltigen Gas vor dem Injizieren des ozonhaltigen Gases in das Wasser oder dem Injizieren von Kohlendioxidgas in das Wasser synchron mit dem Injizieren des ozonhaltigen Gases in das Wasser. Demgemäß hat das System zum Verhindern des Absetzens organischer Stoffe keine Umweltverschmutzung zur Folge, und es ist in der Lage, den Verbrauch von Ozon in dem Wasser aufgrund der Wechselwirkung von Ozon und reaktiven Substanzen, die in dem Wasser enthalten sind, und der Zersetzung von Ozon zu unterdrücken, die Lebensdauer von Ozon zu verlängern und die Ablagerung von Organismen in einer langen Wasserzuführungsleitung zu verhindern.
Da Kohlendioxidgas zu dem Ozonadsorbierer geliefert wird, um Kohlendioxidgas mit Ozon zu mischen, wenn Ozon aus dem Ozonadsorber im Ozonadsorbierer desorbiert wird, kann die Zersetzung von Ozon in dem Ozonadsorbierer und den zugehörigen Leitungen unterdrückt werden und das gesamte in dem Ozonadsorbierer gespeicherte Ozon kann wirksam in Wasser injiziert werden. Fünftes Ausführungsbeispiel Ein Verfahren zum Entfernen von Mikroorganismen gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben mit Bezug auf Fig. 8, die ein System zum Entfernen von Mikroorganismen gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Es wird auf Fig. 8 Bezug genommen, die eine Kohlendioxidgas-Quelle 111, wie einen Kohlendioxidgas-Zylinder oder einen Flüssigkohlendioxid-Zylinder, zum Liefern von Kohlendioxidgas, einen Strömungsregler 112 zum Regeln der Strömungsgeschwindigkeit von Kohlendioxidgas, ein zweites Solenoidventil 113 zum Regeln der Zuführung von Kohlendioxid und ein Steuergerät 114 zum Steuern eines Ozonisierers 104, einer Pumpe 107, eines Solenoidventils 109 und des zweiten Solenoidventils 113 zeigt
Durch eine Wasserpumpe 102 gepumptes Kühlwasser fließt durch eine Kühlwasser-Zuführungsleitung 101, kühlt einen Wärmetauscher 103 und wird von dem Wärmetauscher 103 abgezogen. Ozon wird nach dem folgenden Verfahren in das Kühlwasser injiziert. Ein Teil des in der Atmosphäre enthaltenen Sauerstoffs wird durch stille Entladung von dem Ozonisierer 104 ozonisiert, um eine ozonhaltiges Gas mit einer hohen Ozonkonzentration zu erzeugen. Zur selben Zeit oder unmittelbar vor dem Ozonisierungsvorgang des Ozonisierers 104 wird die Pumpe 107 gestartet und das Solenoidventil 109 wird geöffnet, damit das ozonhaltige Gas mit einer hohen Ozonkonzentration durch eine Zuführungsleitung 105 für ozonhaltiges Gas strömt. In der Zwischenzeit wird das zweite Solenoidventil 113 geöffnet, um Kohlendioxidgas von der Kohlendioxid-Quelle 111 über den Strömungsregler 102 in die Zuführungsleitung 105 für ozonhaltiges Gas zu schicken, damit das Kohlendioxidgas im ozonhaltigen Gas vermischt wird. Ein aus dem ozonhaltigen Gas und Kohlendioxidgas bestehendes gemischtes Gas wird zu einem Wasserstrahlejektor 106 geschickt, der in einer von der Kühlwasser-Zuführungsleitung 101 abgezweigten Ejektorantriebs-Wasserleitung 108 vorgesehen ist, das gemischte Gas wird durch den Wasserstrahlejektor 106 in winzigen Blasen in das Kühlwasser injiziert, das von der Pumpe 107 gepumpt wird und durch die Ejektorantriebs-Wasserleitung 108 fließt. Das ozonhaltige Wasser mit einer hohen Ozonkonzentration, das winzige Blasen des aus Ozon und Kohlendioxidgas bestehenden gemischten Gases enthält, vereinigt sich mit dem größten Teil des Kühlwassers, das durch die Kühlwasser-Zuführungsleitung 101 fließt. Das gemischte Gas zerstört an der inneren Oberfläche der Rohre der Kühlwasser-Zuführungsleitung 101 haftende Organismen, um Störungen zu vermeiden, die durch die Organismen bewirkt werden könnten, und verhindert das Haften von in dem Kühlwasser enthaltenen Organismen an der Oberfläche des Wärmetauschers 103. Das aus dem ozonhaltigen Gas mit hoher Ozonkonzentration und Kohlendioxid bestehende gemischte Gas wird periodisch, beispielsweise einmal am Tag für jeweils fünf Minuten in das Kühlwasser geliefert, so daß die Ozonkonzentration des Kühlwassers im Bereich von 5 bis 10 ppm ist. Nach der Beendigung eines Ozoninjektionszyklus von fünf Minuten zum Injizieren des gemischten Gases in das Kühlwasser werden das Solenoidventil 109 und das zweite Solenoidventil 113 geschlossen und der Betrieb des Ozonisierers 104 wird angehalten, und dann wird die Pumpe 107 bis zum nächsten Ozoninjektionszyklus angehalten.
Da das aus dem ozonhaltigen Gas und Kohlendioxid bestehende gemischte Gas durch den in der Ejektorantriebs-Wasserleitung 108 vorgesehenen Wasserstrahlejektor 107 periodisch in den Teil des Kühlwassers, der durch die von der Kühlwasser-Zuführungsleitung 101 abgezweigte Ejektorantriebs-Wasserleitung 108 fließt, injiziert wird, kann der pH-Wert des Kühlwassers durch Zuführen einer kleinen Menge von Kohlendioxidgas herabgesetzt werden, der Verbrauch von Ozon in dem Wasserstrahlejektor 107 und der Ejektorantriebs-Wasserleitung 108 aufgrund der Wechselwirkung von Ozon und reaktiven Substanzen, die in dem Kühlwasser enthalten sind, und der Zersetzung von Ozon kann unterdrückt werden und ozonhaltiges Wasser mit einer hohen Ozonkonzentration kann in das durch die Kühlwasser-Zuführungsleitung 101 fließende Kühlwasser injiziert werden. Da das ozonhaltige Wasser mit einer hohen Ozonkonzentration eine hohe Wirkung auf Bakterien hat, können Mikroorganismen in einer kurzen Zeit effektiv entfernt werden.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Fig. 9 zeigt ein System zum Entfernen von Mikroorganismen gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung. Dieses System zum Entfernen von Mikroorganismen injiziert Kohlendioxidgas in Kühlwasser nach demselben Verfahren wie beim fünften Ausführungsbeispiel unmittelbar nach und synchron mit der Injektion von Ozon in das Kühlwasser. Ein Wasserstrahlejektor 106 ist in einer von einer Kühlwasser- Zuführungsleitung 101 abzweigenden Ejektorantriebs- Wasserleitung 108 vorgesehen, und eine Kohlendioxidgas-Zuführungsleitung ist mit der Ejektorantriebs Wasserzuführungsleitung 108 an einer Position hinter dem Wasserstrahlejektor 106 mit Bezug auf die Fließrichtung des Kühlwassers verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel ist ähnlich dem fünften Ausführungsbeispiel in der Lage, den Verbrauch von Ozon aufgrund der Wechselwirkung von Ozon und reaktiven Substanzen, die im Kühlwasser enthalten sind, und der Zersetzung von Ozon durch eine kleine Menge von Kohlendioxid wirksam zu unterdrücken. Kohlendioxidgas muß nicht notwendigerweise in perfektem Synchronismus mit der Injektion von Ozon in das Kühlwasser durch den Wasserstrahlejektor 106 injiziert werden; die Injektion von Kohlendioxidgas in das Kühlwasser kann etwas vor dem Beginn der Injektion von Ozon in das Kühlwasser gestartet werden oder kann etwas nach dem Anhalten der Injektion von Ozon in das Kühlwasser angehalten werden.

Siebentes Ausführungsbeispiel

Fig. 10 zeigt ein System zum Entfernen von Mikroorganismen gemäß einem siebenten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung. Dieses System zum Entfernen von Mikroorganismen injiziert Kohlendioxidgas in Kühlwasser nach demselben Verfahren wie beim fünften Ausführungsbeispiel unmittelbar vor und synchron mit der Injektion von Ozon in das Kühlwasser. Ein Wasserstrahlejektor 106 ist in einer von einer Kühlwasser- Zuführungsleitung 101 abgezweigten Ejektorantriebs- Wasserleitung 108 vorgesehen, und eine Kohlendioxidgas-Zuführungsleitung ist mit der Ejektorantriebs- Wasserleitung an einer Position vor dem Wasserstrahlejektor 106 verbunden. Die Wirkung des siebenten Ausführungsbeispiels ist dieselbe wie die des sechsten Ausführungsbeispiels.
Obgleich das Hinzufügen einer sehr kleinen Menge von Kohlendioxidgas in das Kühlwasser ausreichend wirksam ist, ist, je größer die Menge von zu dem Kühlwasser hinzugefügtem Kohlendioxid ist, desto höher die Wirkung von Kohlendioxidgas auf die Herabsetzung des pH Wertes des Kühlwassers, und daher kann ozonhaltiges Wasser mit einer hohen Ozonkonzentration in das Kühlwasser geliefert werden. Da jedoch die Ozonkonzentration des ozonhaltigen Gases mit einer Ozonkonzentration abnimmt, wenn Kohlendioxidgas dem Kühlwasser hinzugefügt wird, ist eine bevorzugte Kohlendioxidgas-Konzentration des ozonhaltigen Gases im Bereich von mehreren Prozent bis zu mehreren zehn Prozent.
Die Bedingungen zum Injizieren von Ozon in das Kühlwasser sind abhängig von dem Typ der in dem Kühlwasser enthaltenen Mikroorganismen, der Temperatur des Kühlwassers und der Zusammensetzung und der Menge von in dem Kühlwasser enthaltenen organischen Verunreinigungen. Im allgemeinen wird Ozon einmal in jeder Periode im Bereich von einem halben Tag bis zu drei Tagen jeweils in dem Bereich von drei Minuten bis zehn Minuten in das Kühlwasser injiziert, so daß die Ozonkonzentration des Kühlwassers im Bereich von mehreren ppm bis zu mehreren zehn ppm ist.
Obgleich ein Kohlendioxidgas-Zylinder oder ein Flüssigkohlendioxid-Zylinder als die Kohlendioxidgas- Quelle in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen verwendet wird, kann Kohlendioxidgas aus der Atmosphäre mittels einer industriellen Gewinnungsvorrichtung für Kohlendioxid gewonnen werden, wie ein Verfahren zum Absorbieren von Kohlendioxid unter Verwendung eines Kohlendioxidadsorbers, wie ein molekulares Sieb, oder ein Tiefkühlverfahren kann für dieselbe Wirkung angewendet werden.
Obgleich die vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschrieben wurden für eine Anwendung bei der Kühlwasser-Zuführungsleitung, kann die vorliegende Erfindung auf andere Wasserzuführungsleitungen als die Kühlwasser-Zuführungsleitung angewendet werden. Die Injektion von Kohlendioxidgas, selbst wenn es nur eine geringe Menge von Kohlendioxidgas ist, in Wasser zusammen mit Ozon unterdrückt den Verbrauch von Ozon aufgrund der Wechselwirkung von Ozon und reaktiven Substanzen, die in dem Wasser enthalten sind, und der Zersetzung von Ozon, und verlängert die Lebensdauer von Ozon.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ist, ergibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Entfernen von in Wasser fortgepflanzten Mikroorganismen, indem ein ozonhaltiges Gas mit einer hohen Ozonkonzentration, das von einem Ozonisierer erzeugt wird, periodisch in Wasser injiziert wird. Da ein aus dem ozonhaltigen Gas und Kohlendioxidgas bestehendes gemischtes Gas in Wasser injiziert wird, oder das ozonhaltige Gas und Kohlendioxidgas synchron in Wasser injiziert werden, kann der Verbrauch von Ozon aufgrund der Wechselwirkung von Ozon und reaktiven Substanzen, die in dem Wasser enthalten sind, und der Zersetzung von Ozon unterdrückt werden, indem nur eine kleine Menge von Kohlendioxidgas in das Wasser geliefert wird, kann ozonhaltiges Wasser mit einer hohen Ozonkonzentration erzeugt werden und daher können die Mikroorganismen in einer kurzen Zeit vollständig entfernt werden.

Claims

1. System zum Verhindern des Absetzens von Organismen zum Entfernen in durch eine Kühlwasserleitung (10) geleitetem Wasser ausgebreiteten Organismen, welches aufweist:

einen Ozonisierer (1) zum Erzeugen von Ozon;

einen Ozonadsorbierer (4) in Fluidverbindung mit dem Ozonisierer (1), der ein Ozon-Adsorptionsmittel zum Speichern von von dem Ozonisierer (1) erzeugtem Ozon aufweist, wobei das in dem Ozon- Adsorptionsmittel gespeicherte Ozon in der Lage ist, durch Erwärmen des Ozon-Adsorptionsmittels desorbiert zu werden;

eine Kohlendioxidquelle (31) zum Liefern von Kohlendioxid in das Wasser;

eine Zweigwasserleitung (9), die von der Kühlwasserleitung (10) abzweigt; und

Mischmittel (7) in Fluidverbindung mit dem Ozonadsorbierer zum Mischen eines ozonhaltigen Gases, das durch Desorption von Ozon aus dem Ozon- Adsorptionsrnittel des Ozonadsorbierers (4) erzeugt wurde, mit dem von der Kohlendioxidquelle (31) gelieferten Kohlendioxid, wobei die Kohlendioxidquelle (31) in Fluidverbindung mit der Zweigwasserleitung (9) ist.

2. System zum Verhindern des Absetzens von Organismen nach Anspruch 1, worin der Ozonadsorbierer (4) mit der Kohlendioxidquelle (31) verbunden ist, um ein gemischtes Gas zu erzeugen, indem Kohlendioxidgas von der Kohlendioxidquelle (31) in den Ozonadsorbierer (4) geliefert wird, wenn Ozon aus dem Ozon-Adsorptionsmittel des Ozonadsorbierers (4) desorbiert wird.

3. System zum Verhindern des Absetzens von Organismen nach Anspruch 1, enthaltend einen Wärmetauscher, der mit der Wasserleitung (10) stromabwärts der Treibwasserleitung (9) verbunden ist.

4. System zum Verhindern des Absetzens von Organis men nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Zuführungsleitung (40) für ozonhaltiges Gas, die zwischen dem Ozonadsorbierer (4) und den Mischmitteln (7) angeordnet ist, und worin die Kohlendioxidquelle (31) mit der Zuführungsleitung (40) für ozonhaltiges Gas zwischen dem Ozonadsorbierer (4) und den Mischmitteln (7) verbunden ist.

5. System zum Verhindern des Absetzens von Organismen nach Anspruch 1, worin die Kohlendioxidquelle (31) mit der Treibwasserleitung (9) stromabwärts der Mischmittel (7) verbunden ist.

6. System zum Verhindern des Absetzens von Organismen nach Anspruch 1, worin die Kohlendioxidquelle (31) mit der Treibwasserleitung (9) stromaufwärts der Mischmittel (7) verbunden ist.

7. System zum Verhindern des Absetzens von Organismen nach Anspruch 1, worin die Mischmittel ein Wasserstrahlejektor (7) sind und worin das System weiterhin eine Pumpe (11) enthält, die an der Treibwasserleitung (9) stromaufwärts des Wasserstrahlejektors (7) befestigt ist.

8. System zum Verhindern des Absetzens von Organismen nach Anspruch 1, worin die Mischmittel (7) solche zum intermittierenden Mischen des ozonhaltigen Gases mit dem Kohlendioxid sind.

9. System zum Verhindern des Absetzens von Organismen nach Anspruch 2, weiter enthaltend eine Kühlwasserleitung (10) und eine von der Kühlwasserleitung (10) abgezweigte Treibwasserleitung (9), und worin die Treibwasserleitung (9) mit den Mischmitteln (7) verbunden ist.

10. System zum Verhindern des Absetzens von Organismen nach Anspruch 9, worin die Mischmittel ein Wasserstrahlejektor (7) sind, und worin das System weiterhin eine Pumpe (11) enthält, die an der Treibwasserleitung (9) stromaufwärts des Wasserstrahlejektors (7) befestigt ist.

11. System zum Verhindern des Absetzens von Organismen nach Anspruch 9, weiterhin enthaltend einen Wärmetauscher, der mit der Wasserleitung (10) stromabwärts der Treibwasserleitung (9) verbunden ist.

12. Verfahren zum Entfernen von Mikroorganismen, bei welchem bewirkt wird, daß Wasser durch eine Wasserleitung (101) fließt;

bewirkt wird, daß Wasser durch eine von der Wasserleitung (101) abgezweigte Zweigwasserleitung (108) fließt;

periodisch ein ozonhaltiges Gas mit einer hohen Ozonkonzentration, das von einem Ozonisierer (104) erzeugt wurde, in das Wasser, das in der Zweigwasserleitung (108) fließt, durch eine Ozonmischvorrichtung (106) injiziert wird, um in der Wasserleitung (101) ausgebreitete Mikroorganismen zu entfernen; worin Kohlendioxid in das ozonhaltige Gas gemischt wird, bevor das ozonhaltige Gas in das durch die Zweigwasserleitung (108) geleitete Wasser injiziert wird, um ein gemischtes Gas bestehend aus dem ozonhaltigen Gas und Kohlendioxid in das Wasser zu injizieren, worin der Schritt des periodischen Injizierens nur während eines Teils des Schrittes stattfindet, in welchem das Fließen von Wasser durch die Wasserleitung (101) bewirkt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, worin der Schritt des periodischen Injizierens einmal in jeder Periode im Bereich von einem halben Tag bis zu drei Tagen durchgeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, worin der Schritt des periodischen Injizierens für eine Zeit im Bereich von drei bis zehn Minuten durchgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12, worin der Schritt des periodischen Injizierens in solcher Weise durchgeführt wird, daß die sich ergebende Konzentration von Ozon in der Wasserleitung (101) wenigstens 5 ppm beträgt.

16. Verfahren zum Entfernen von Mikroorganismen, bei welchem bewirkt wird, daß Wasser durch eine Wasserleitung (101) fließt;

periodisch ein ozonhaltiges Gas mit einer hohen Ozonkonzentration, das von einem Ozonisierer (104) erzeugt wurde, in das Wasser, das in der Zweigwasserleitung (108) fließt, durch eine Ozonmischvorrichtung (106) injiziert wird, um in der Wasserleitung (101) ausgebreitete Mikroorganismen zu entfernen, worin Kohlendioxid in das durch die Zweigwasserleitung (108) geleitete Wasser synchron mit der Injektion des ozonhaltigen Gases in das Wasser injiziert wird, und worin der Schritt des periodischen Injizierens nur während eines Teils des Schrittes, in welchem Wasser durch die Wasserleitung (101) fließt, stattfindet

17. Verfahren zum Entfernen von Mikroorganismen nach Anspruch 16, weiter enthaltend nach dem Schritt des Injizierens die Lieferung des Wassers mit dem ozonhaltigen Gas zu einem Wärmetauscher (103), um Organismen von dem Wärmetauscher (103) zu entfernen.

18. Verfahren zum Entfernen von Mikrooganismen nach Anspruch 16, weiter enthaltend die Schritte des Desorbierens des ozonhaltigen Gases in einem Ozonadsorbierer und des Hinzufügens des Kohlendioxidgases zum Ozonadsorbierer, um das gemischte Gas zu erzeugen.

19. Verfahren nach Anspruch 16, worin der Schritt des periodischen Injizierens einmal in jeder Periode in dem Bereich von einem halben Tag bis zu drei Tagen durchgeführt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 16 oder 19, worin der Schritt des periodischen Injizierens für eine Zeit im Bereich von drei bis zehn Minuten durchgeführt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 16, worin der Schritt des periodischen Injizierens in solcher Weise durchgeführt wird, daß die sich ergebende Ozonkonzentration in der Wasserleitung (101) zumindest 5 ppm beträgt.