ES2970629T3 - Métodos y sistemas para producir una elevada concentración de ozono disuelto en medios líquidos - Google Patents
Métodos y sistemas para producir una elevada concentración de ozono disuelto en medios líquidos Download PDFInfo
- Publication number
- ES2970629T3 ES2970629T3 ES19776541T ES19776541T ES2970629T3 ES 2970629 T3 ES2970629 T3 ES 2970629T3 ES 19776541 T ES19776541 T ES 19776541T ES 19776541 T ES19776541 T ES 19776541T ES 2970629 T3 ES2970629 T3 ES 2970629T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- ozone
- water
- column
- gas
- dissolution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 590
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 145
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title description 327
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 421
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 400
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 128
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 85
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002535 acidifier Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 283
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 107
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 53
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 53
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 11
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 102
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 101
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 64
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 49
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 49
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 49
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 34
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 34
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 33
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 33
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 description 32
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 32
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 32
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 29
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 21
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 19
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 19
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 18
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 15
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 13
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 12
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 12
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 8
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 5
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- -1 drinking water Chemical compound 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 3
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- OGIIWTRTOXDWEH-UHFFFAOYSA-N [O].[O-][O+]=O Chemical compound [O].[O-][O+]=O OGIIWTRTOXDWEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000009303 advanced oxidation process reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000008233 hard water Substances 0.000 description 2
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- 238000009790 rate-determining step (RDS) Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 235000020535 bottled fortified water Nutrition 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 235000021022 fresh fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
- A61L2/18—Liquid substances or solutions comprising solids or dissolved gases
- A61L2/183—Ozone dissolved in a liquid
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
- B01F23/2322—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles using columns, e.g. multi-staged columns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
- B01F23/45—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing
- B01F23/454—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using flow mixing by injecting a mixture of liquid and gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
- B01F23/49—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/70—Pre-treatment of the materials to be mixed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
- B01F25/21—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams with submerged injectors, e.g. nozzles, for injecting high-pressure jets into a large volume or into mixing chambers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
- B01F25/51—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle in which the mixture is circulated through a set of tubes, e.g. with gradual introduction of a component into the circulating flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
- B01F25/53—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle in which the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle through a recirculation tube, into which an additional component is introduced
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/81—Combinations of similar mixers, e.g. with rotary stirring devices in two or more receptacles
- B01F33/811—Combinations of similar mixers, e.g. with rotary stirring devices in two or more receptacles in two or more consecutive, i.e. successive, mixing receptacles or being consecutively arranged
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
- B01F35/20—Measuring; Control or regulation
- B01F35/21—Measuring
- B01F35/211—Measuring of the operational parameters
- B01F35/2113—Pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/10—Preparation of ozone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
- A61L2/20—Gaseous substances, e.g. vapours
- A61L2/202—Ozone
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
- B01F2101/48—Mixing water in water-taps with other ingredients, e.g. air, detergents or disinfectants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
- B01F23/2376—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media characterised by the gas being introduced
- B01F23/23761—Aerating, i.e. introducing oxygen containing gas in liquids
- B01F23/237613—Ozone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/78—Details relating to ozone treatment devices
- C02F2201/782—Ozone generators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/78—Details relating to ozone treatment devices
- C02F2201/784—Diffusers or nozzles for ozonation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/06—Pressure conditions
- C02F2301/066—Overpressure, high pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/04—Disinfection
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
Se divulgan métodos y sistemas para la producción continua de agua fuerte con ozono. Los métodos comprenden inyectar un agente acidificante en un agua de alimentación presurizada para mantener un valor de pH del agua de alimentación presurizada por debajo de 7 y difundir una mezcla de dos fases de gas O2-O3 y agua recirculada en un cuerpo de agua presurizada ácida. Los métodos incluyen mantener simultáneamente un modo de arranque en una porción superior de la columna de disolución que favorece una alta eficiencia de transferencia de masa de ozono al agua presurizada ácida y un modo de estado estacionario en una porción inferior de la columna de disolución que favorece una alta concentración de ozono disuelto en el agua a presión ácida coexistente en el cuerpo de agua a presión ácida, en donde se forma un gradiente de concentración de ozono a lo largo de una altura del cuerpo de agua a presión ácida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Métodos y sistemas para producir una elevada concentración de ozono disuelto en medios líquidos
Referencia Cruzada a Solicitudes Relacionadas
La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente de Estados Unidos N°. Ser. 15/939,114, presentada el 28 de marzo de 2018, la solicitud de patente de Estados Unidos N° Ser. 16/046.702, presentada el 26 de julio de 2018 y la solicitud de patente de Estados Unidos N° Ser. 16/046.805, presentada el 26 de julio de 2018.
Campo de la Invención
La presente invención hace referencia a métodos para disolver ozono en un medio líquido, en particular, para maximizar la concentración de ozono disuelto en un medio líquido, tal como agua, para producir agua fuerte de ozono para su uso como oxidante líquido. El agua fuerte de ozono es un agua con ozono disuelto altamente concentrada o saturada o casi saturada (por ejemplo, dentro de un 10 % de la concentración de saturación, tal como un 5 %, un 1 % un 0,1 %), exenta de gas, que en condiciones atmosféricas está sobresaturada.
Antecedentes
El documento US-5 431 861 ilustra la técnica de los métodos para producir disoluciones de agua con elevada concentración de ozono. El preámbulo de la reivindicación 1 se conoce a partir del presente documento. La oxidación líquida se usa para oxidar un compuesto mientras está en disolución. En un proceso típico de oxidación líquida, la sustancia oxidante tal como ozono, dióxido de nitrógeno, flúor, cloro, bromo, etc. se incorpora al líquido o a un medio líquido contaminado para destruir los contaminantes químicos del mismo. Se puede utilizar para remediar una diversidad de compuestos orgánicos e inorgánicos, incluidos algunos que son resistentes a la degradación natural. Uno de los oxidantes comunes utilizados en el presente proceso es ozono (O<3>).
El tratamiento de oxidación basado en ozono es común en el mundo industrial. El ozono se utiliza para la oxidación de diversos compuestos químicos en las industrias farmacéuticas. También se puede usar para blanquear sustancias y para matar microorganismos en las fuentes de aire y agua. La mayoría de las reacciones de ozono tienen lugar en un medio líquido. Dado que ozono se genera comercialmente en fase gaseosa utilizando un generador de ozono, primero es necesario disolverlo en agua o en un medio líquido (lo que se denomina transferencia másica). Este ozono disuelto en agua o medio líquido se usa como oxidante para reaccionar con compuestos para oxidación. En la industria, se puede usar agua con ozono disuelto o medio líquido, pero no se limita a las siguientes áreas:
• eliminar los microcontaminantes y la oxidación de los componentes orgánicos difíciles de degradar en el agua terciaria;
• atacar químicamente los contaminantes del agua (hierro, arsénico, ácido sulfíhidrico, nitritos, compuestos orgánicos complejos) y descolonización;
• desinfectar agua en lugar de cloro, tal como agua potable, líquido de proceso, etc.;
• proporcionar un adyuvante para floculación (aglomeración de moléculas, que contribuyen a la filtración, donde se eliminan hierro y arsénico);
• fabricar compuestos químicos mediante síntesis química;
• lavar frutas y verduras frescas para matar la levadura, el moho y las bacterias; y
• blanquear pasta papelera y papel.
Actualmente, los procesos de disolución, mezcla y reacción de ozono para el tratamiento de aguas residuales basados en ozono tienen lugar en un reactor individual, por ejemplo, en una gran cuenca de hormigón en las plantas de tratamiento de agua residual (EDAR). La Figura 17 es un diagrama de bloques de un sistema de reactor de ozono común diseñado para tener todos los procesos, disolución (transferencia másica), mezcla y reacción, en un único reactor 100. En esos sistemas, el gas de ozono normalmente se inyecta en el reactor de ozono mediante difusores de burbuja o sistemas de bomba-inyector. Obsérvese en la presente memoria que en el reactor individual 100, no es necesaria una etapa de mezcla por separado, ya que el gas de ozono se disuelve directamente en el agua de proceso que se pretende tratar. Ejemplos de dichos reactores son las plantas piloto fabricadas por Wedeco: EDAR Regensdorf y EDAR Lausanne en Suiza y EDAR Emscher Verbund y EDAR Duisburg en Alemania. Un sistema de este tipo normalmente tiene un gran volumen (por ejemplo, 333 m3) de reactor y son comunes los tiempos de retención hidráulica de entre 20 minutos y 40 minutos. Dependiendo de las diferentes aplicaciones de oxidación, las dosificaciones habituales de ozono varían entre 2 y 200 g de ozono por m3 de líquido de proceso que se pretende tratar. Además, los reactores individuales mencionados anteriormente operan normalmente a una presión atmosférica de alrededor de 1 bar (1105 Pa). Por tanto, el ozono y el oxígeno no disueltos de una corriente de gas residual procedente del reactor individual no se pueden recuperar sin presurización adicional, lo que tiene como resultado un desperdicio de gas de ozono y/u oxígeno gaseoso, así como la energía consumida para generar ozono en los sistemas.
En general, se sabe que la velocidad de disolución de ozono en agua (también denominada velocidad de transferencia másica de gas a líquido) es la etapa limitante de la velocidad, en comparación con la velocidad de reacción de ozono disuelto con los constituyentes susceptibles de oxidación en un líquido de proceso. En muchos procesos industriales (por ejemplo, el uso de ozono para tratamiento avanzado o terciario de agua residual), la disolución de ozono en agua o la transferencia másica de ozono de la fase gaseosa a la fase líquida es la etapa que limita la velocidad en todo el proceso. Además, dado que tanto la disolución como la reacción se producen en el mismo reactor, no están optimizadas ni para la disolución ni para el proceso de reacción. Por tanto, el desacoplamiento del equipo en un sistema que se emplea para disolución, mezcla y reacción de ozono conduce a la flexibilidad de proceso y permite la operación del sistema en condiciones más rentables y técnicamente optimizadas y/o permite un reciclaje más eficiente del gas de ozono.
Recientemente, se han llevado a cabo importantes intentos para lograr niveles o concentraciones elevadas de ozono disuelto en un medio acuoso.
El documento US 7022225 de Clawson y col. divulga un aparato y un sistema para mezclar y separar agua ozonizada. El aparato resulta útil para desinfectar cíclicamente agua ozonizada pretratada a una masa de agua. El aparato incluye un recipiente de separación, incluida una torre de mezcla con un dispositivo difusor, para mejorar la mezcla de agua ozonizada pretratada sin aumentar la turbulencia en el recipiente de separación. El recipiente de separación se cierra herméticamente con un orificio de purga de gas residual. Un conjunto de destrucción de ozono incluye una línea de retorno para hacer pasar un gas residual tratado a la masa de agua.
El documento US 5637231A de Hill y col. divulga un sistema catalítico de ozono y oxidación fotocatalítica que utiliza luz ultravioleta y ozono en el tratamiento de residuos y agua residual para destruir patógenos y descomponer la mayoría de los hidrocarburos y otros productos químicos en formas no peligrosas. El ozono interactúa en un venturi antes de que la luz ultravioleta se utilice como catalizador para romper los dobles enlaces de cetonas, aldehídos, ésteres y ácidos carboxílicos. Tras el tratamiento inicial, el agua residual se bombea al recipiente presurizado de mejora de ozono, donde tiene lugar la oxidación por vapor de los productos químicos contaminantes. El recipiente de mejora comprende una serie de placas de resonador de ozono que tienen colectores de distribución de ozono que pulverizan el agua residual con ozono.
El documento US 6461522 de Pak y col. divulga que las corrientes de agua residual que contienen diversos contaminantes se tratan de manera rentable y eficaz a temperatura y presión ambientales con agua oxigenada, oxígeno u ozono en presencia de un catalizador heterogéneo.
El documento WO 1997014657 de Bargratt y col. divulga la eliminación de contaminantes de agua residual mediante un proceso de oxidación avanzado en el que el agua residual se pone en contacto con ozono en ausencia de un catalizador para oxidar los contaminantes susceptibles de oxidación por ozono y disolver ozono en agua, y el agua resultante que contiene ozono se pone en contacto con un catalizador sólido activador de ozono para oxidar los contaminantes refractarios a ozono en el agua. El efluente procedente del tratamiento de catalizador se puede poner en contacto con ozono y se puede reciclar para un contacto posterior con el catalizador.
El documento EP 0561458 de van Staveren divulga procesos y aparatos para purificación de agua, en los que la mezcla de oxígeno/ozono-gas se introduce a alta presión en el agua que se pretende purificar, y el agua enriquecida con la mezcla de oxígeno/ozono-gas obtenida se hace pasar a una etapa de purificación que comprende al menos un reactor. Los contaminantes no degradados o insuficientemente degradados son retenidos por una unidad de filtro de membrana y reciclados a la etapa de purificación.
Los documentos US 6190436 y US 6197091 de Ji y col. divulgan el uso de una unidad de separación de membrana que contiene una membrana de polímero elastomérico para producir una corriente de gas enriquecido en ozono y una corriente de gas enriquecido en oxígeno. Se produce una mezcla gaseosa de ozono y oxígeno haciendo pasar oxígeno a un generador de ozono. El gas enriquecido con ozono entra en contacto con sustancias que reaccionan con ozono, oxidando de este modo las sustancias. La corriente de gas enriquecido en oxígeno se recicla al generador de ozono. Antes del reciclado, la corriente enriquecida en oxígeno se puede purificar para eliminar las impurezas gaseosas que penetran a través de la membrana desde la corriente de líquido o gas que está siendo objeto de tratamiento.
El documento US 9248415 de Osborn y col. divulga sistemas y métodos para maximizar la concentración de ozono gaseoso disuelto en agua disolviendo de forma periódica o continua el ozono en el líquido que se pulveriza a través de una corriente de alimentación gaseosa de ozono y oxígeno, mientras se elimina el exceso de oxígeno gaseoso del espacio de cabecera del tanque de saturación usado en el sistema de disolución. La concentración de ozono disuelto mediante el sistema de purga de gas es de casi 50 mg/l a la salida del tanque de disolución.
Sumario
Se divulga un método para la producción continua de agua fuerte de ozono, que comprende las etapas de a) inyectar un agente de acidificación en una corriente de agua de alimentación presurizada para mantener un valor de pH de la corriente de agua de alimentación presurizada por debajo de 7, b) alimentar la corriente de agua de alimentación presurizada, después de la inyección del agente de acidificación, a una columna de disolución para formar un cuerpo de agua presurizada ácida en la misma, c) difundir una mezcla bifásica de gas oxígeno-ozono y agua recirculada en el cuerpo de agua presurizada ácida en la columna de disolución para disolver el ozono en el agua presurizada ácida, producir de este modo agua fuerte de ozono en su interior; d) mantener la presión de la columna de disolución dentro de un intervalo de presión predeterminado mediante la liberación controlada de una corriente de gas residual a partir de la columna de disolución, e) descargar el agua fuerte de ozono de la columna de disolución; y f) ajustar el caudal de agua fuerte de ozono descargada a partir de la columna de disolución para que coincida con el caudal de la corriente de agua de alimentación presurizada alimentada a la columna de disolución después de la inyección del agente de acidificación, a fin de mantener simultáneamente un modo de arranque en la parte superior de la columna de disolución que favorezca una alta eficiencia de la transferencia másica de ozono al agua presurizada ácida y un estado estacionario en la parte inferior de la columna de disolución que favorezca la elevada concentración de ozono disuelto en el agua presurizada ácida que coexiste en el cuerpo de agua presurizada ácida del recipiente a presión, en el que se forma un gradiente de concentración de ozono disuelto a lo largo de la altura del cuerpo de agua presurizada ácida.
Se divulga también un método para la producción continua de un líquido exento de gas que contiene ozono disuelto, comprendiendo el método las etapas de i) inyectar un agente de acidificación en el interior de la corriente de líquido de alimentación presurizado para mantener un valor de pH de la corriente de líquido de alimentación presurizado por debajo de 7, ii) alimentar la corriente de líquido de alimentación presurizado, tras la inyección del agente de acidificación, en el interior de una columna de disolución para formar un cuerpo de líquido presurizado ácido en la misma, iii) difundir una mezcla bifásica de gas de óxigeno-ozono y líquido recirculado en el interior del cuerpo de líquido presurizado ácido en la columna de disolución para disolver ozono en el interior del líquido presurizado ácido, produciendo de este modo el líquido exento de gas que contiene ozono disuelto, iv) mantener la presión de la columna de disolución dentro de un intervalo de presión predeterminado mediante una liberación controlada de la corriente de gas residual que contiene ozono procedente de la columna de disolución, v) descargar el líquido exento de gas que contiene ozono disuelto de la columna de disolución y vi) ajustar el caudal de líquido que contiene ozono disuelto descargado de la columna de disolución para que coincida con el caudal de la corriente de líquido de alimentación presurizado alimentada a la columna de disolución después de la inyección del agente de acidificación, a fin de mantener simultáneamente un modo de arranque en la parte superior de la columna de disolución que favorezca una elevada eficiencia de transferencia másica de ozono al agua presurizada ácida y un estado estacionario en la parte inferior de la columna de disolución que favorezca la elevada concentración de ozono disuelto en el líquido presurizado ácido coexistente en el cuerpo de agua presurizada ácida en el recipiente de presión, en el que se forma un gradiente de concentración de ozono disuelto a lo largo de la altura del cuerpo de líquido presurizado ácido.
También se divulga un método para la producción continua de un oxidante exento de gas para procesos de oxidación líquida, comprendiendo el método las etapas de 1) inyectar CO<2>en una corriente de líquido de alimentación presurizada para mantener un valor de pH de la corriente de agua de alimentación presurizada por debajo de 7. 2) alimentar la corriente de líquido de alimentación presurizado, después de la inyección de CO<2>, a una columna de disolución para formar un cuerpo de líquido presurizado ácido en la misma, 3) disolver el gas de ozono en el cuerpo de líquido presurizado ácido para producir el oxidante exento de gas, 4) mantener la presión de la columna de disolución dentro de un intervalo de presión predeterminado mediante la liberación controlada de una corriente de gas residual desde la columna de disolución, 5) descargar el oxidante exento de gas desde la columna de disolución, y 6) ajustar el caudal de oxidante exento de gas descargado desde la columna de disolución para que coincida con el caudal de la corriente de líquido de alimentación presurizado alimentada a la columna de disolución después de la inyección de CO<2>, a fin de mantener simultáneamente un modo de arranque en la parte superior de la columna de disolución que favorezca una elevada eficiencia de transferencia másica de ozono al agua presurizada ácida y un estado estacionario en la parte inferior de la columna de disolución que favorezca una elevada concentración de ozono disuelto en el líquido presurizado ácido coexistente en el cuerpo de agua presurizada ácida en el recipiente de presión, en el que se forma un gradiente de concentración de ozono disuelto a lo largo de la altura del cuerpo de líquido presurizado ácido.
Se divulga un sistema para la producción continua de un líquido exento de gas que contiene ozono, comprendiendo el sistema un primer dispositivo de inyección de gas de configurado y adaptado para inyectar un agente de acidificación en una corriente de líquido de alimentación presurizado para mantener un valor de pH de la corriente de agua de alimentación presurizada por debajo de 7, b) una columna de disolución que incluye, (i) un recipiente a presión, configurado y adaptado para contener un cuerpo de líquido presurizado ácido y un gas residual en el espacio de cabecera por encima del cuerpo de líquido presurizado ácido, (ii) una entrada, configurada y adaptada para permitir el paso de la corriente de líquido de alimentación presurizado, después de la inyección del agente de acidificación, al recipiente a presión a través del espacio de cabecera, (iii) una purga de gas residual, configurado y adaptado para liberar el gas residual presente en el espacio de cabecera del recipiente a presión para mantener la presión del recipiente a presión dentro de un intervalo de presión predeterminado, y (iv) una salida, configurada y adaptada para descargar el líquido exento de gas que contiene ozono del recipiente a presión, c) un bucle de recirculación de fluido que tiene una entrada de fluido, conectada de forma fluida a la columna de disolución, configurado y adaptado para recibir un fluido procedente de la columna de disolución, un segundo dispositivo de inyección de gas, configurado y adaptado para inyectar ozono en el fluido que se recircula mediante el bucle de recirculación de fluido, y un dispositivo de inyección de fluido, dentro del recipiente a presión, montado en la parte inferior del recipiente a presión, configurado y adaptado para difundir el fluido, después de la inyección de ozono, en el interior del cuerpo del líquido presurizado ácido en el recipiente a presión, inyectando ozono en su interior, d) un controlador, configurado y adaptado para ajustar el caudal de la corriente de líquido de alimentación presurizado ácido que se alimenta a la entrada de la columna de disolución para producir una entrada de la corriente de líquido de alimentación presurizado ácido que permita producir de forma continua el líquido exento de gas que contiene ozono, y e) al menos una boquilla de inyección, cada una de ellas controlada por una válvula, conectada de manera fluida a la salida de la columna de disolución, configurada y adaptada para ajustar el caudal de líquido exento de gas producido que contiene ozono descargado desde la salida de la columna de disolución para que coincida con el caudal de la corriente de líquido de alimentación presurizado ácido alimentada a la entrada de la columna de disolución a fin de mantener un modo de arranque en la parte superior del recipiente a presión que favorezca una elevada eficiencia de transferencia másica de ozono al líquido presurizado ácido y un modo de estado estacionario en la parte inferior del recipiente a presión que favorezca una elevada concentración de ozono disuelto en el líquido presurizado ácido coexistente en el cuerpo del líquido presurizado ácido en el recipiente a presión, en el que se forma un gradiente de concentración de ozono disuelto a lo largo de la altura del cuerpo de líquido presurizado ácido.
Se divulga un sistema para la producción continua de agua fuerte de ozono, comprendiendo el sistema un primer dispositivo de inyección de gas de configurado y adaptado para inyectar un agente de acidificación en una corriente de líquido de alimentación presurizado para mantener un valor de pH de la corriente de agua de alimentación presurizada por debajo de 7, b) una columna de disolución que incluye (i) un recipiente a presión, configurado y adaptado para contener un cuerpo de agua presurizada ácida y un gas residual en el espacio de cabecera por encima del agua presurizada ácida, (ii) una entrada, configurada y adaptada para permitir el paso de la corriente de agua de alimentación presurizada, después de la inyección del agente de acidificación, en el interior del recipiente a presión a través del espacio de cabecera, (iii) una purga de gas residual, configurada y adaptada para liberar el gas residual contenido en el espacio superior del recipiente a presión para mantener la presión del recipiente a presión dentro de un intervalo de presión predeterminado, y (iv) una salida, configurada y adaptada para descargar el agua fuerte de ozono del recipiente a presión, c) un bucle de recirculación de fluido que tiene una entrada de fluido, conectada de forma fluida a la columna de disolución, configurado y adaptado para recibir un fluido procedente de la columna de disolución, un segundo dispositivo de inyección de gas, configurado y adaptado para inyectar ozono en el fluido que se recircula mediante el bucle de recirculación de fluido, y un dispositivo de inyección de fluido, dentro del recipiente a presión, montado en la parte inferior del recipiente a presión, configurado y adaptado para difundir el fluido, después de la inyección de ozono, en el interior del cuerpo de agua presurizada ácida en el recipiente a presión, inyectando ozono de este modo en el interior, d) un controlador, configurado y adaptado para ajustar el caudal de corriente de agua de alimentación presurizada ácida alimentada en la entrada de la columna de disolución para producir una entrada de la corriente de agua de alimentación presurizada ácida que permita producir de forma continua agua fuerte de ozono, y e) al menos una boquilla de inyección, cada una de ellas controlada por una válvula, conectada de manera fluida a la salida de la columna de disolución, configurada y adaptada para ajustar el caudal de agua fuerte de ozono producida descargada desde la salida de la columna de disolución para que coincida con el caudal de la corriente de agua de alimentación presurizada ácida alimentada a la entrada de la columna de disolución a fin de mantener un modo de arranque en la parte superior del recipiente a presión que favorezca una elevada eficiencia de transferencia másica de ozono al interior del agua presurizada ácida y un modo de estado estacionario en la parte inferior del recipiente a presión que favorezca una elevada concentración de ozono disuelto en el agua presurizada ácida coexistente en el cuerpo de agua presurizada ácida en el recipiente a presión, en el que se forma un gradiente de concentración de ozono disuelto a lo largo de la altura del cuerpo de agua presurizada ácida.
Se divulga también un sistema para la producción continua de un oxidante exento de gas para procesos de oxidación de líquido, comprendiendo el sistema un dispositivo de inyección de gas de configurado y adaptado para inyectar CO<2>en la corriente de líquido alimentación presurizado para mantener un valor de pH de la corriente de agua de alimentación presurizada por debajo de 7, b) una columna de disolución incluyendo (i) un recipiente a presión, configurado y adaptado para contener un cuerpo de líquido presurizado ácido y un gas residual en un espacio de cabecera por encima del cuerpo del líquido presurizado ácido, (ii) una entrada, configurada y adaptada para permitir el paso de la corriente de líquido de alimentación presurizado, después de la inyección de CO<2>en el recipiente a presión a través del espacio de cabecera, (iii) un dispositivo difusor de fluido dentro del recipiente a presión, montado en el la parte inferior del recipiente a presión, configurado y adaptado para difundir el gas de ozono en el cuerpo de líquido presurizado ácido en el recipiente a presión para disolver el gas de ozono en el mismo, produciendo de este modo el oxidante exento de gas para los procesos de oxidación líquida, y (iv) una purga de gas residual, configurada y adaptada para liberar el gas residual presente en el espacio de cabecera del recipiente a presión para mantener la presión del recipiente a presión dentro de un intervalo de presión predeterminado, y (iv) una salida, configurada y adaptada para descargar el oxidante exento de gas para procesos de oxidación líquida desde el recipiente a presión, c) un controlador, configurado y adaptado para ajustar el caudal de la corriente de líquido de alimentación presurizado ácido alimentada a la entrada de la columna de disolución para producir una entrada de la corriente de líquido de alimentación presurizado ácido que permita producir de forma continua el oxidante exento de gas para los procesos de oxidación líquida, y e) al menos una boquilla de inyección, cada una de ellas controlada por una válvula, conectada de manera fluida a la salida de la columna de disolución, configurada y adaptada para ajustar el caudal de oxidante exento de gas producido para los procesos de oxidación líquida descargado desde la salida de la columna de disolución para que coincida con el caudal de la corriente de líquido de alimentación presurizado ácido alimentada a la entrada de la columna de disolución a fin de mantener un modo de arranque en la parte superior del recipiente a presión que favorezca una elevada eficiencia de transferencia másica de ozono al líquido presurizado ácido y un modo de estado estacionario en la parte inferior del recipiente a presión que favorezca una elevada concentración de ozono disuelto en el líquido presurizado ácido coexistente en el cuerpo de líquido presurizado ácido en el recipiente a presión, en el que se forma un gradiente de concentración de ozono disuelto a lo largo de la altura del cuerpo de líquido presurizado ácido.
Notación y Nomenclatura
La siguiente descripción detallada y las reivindicaciones utilizan una serie de abreviaturas, símbolos y términos, que son generalmente bien conocidos en la técnica, e incluyen:
Como se usa en la presente memoria, los artículos indefinidos "un", "uno" y "una", se deben interpretar de manera general como que hacen referencia a "uno/a o más", a menos que se especifique lo contrario o que de manera evidente a partir del contexto hagan referencia a una forma singular.
Tal como se usa en la presente memoria, "alrededor" o "aproximadamente" en el texto o una reivindicación hace referencia a un ± 15 % del valor referido.
Tal como se usa en la presente menoria, "próximo a" o "casi" en el texto o la reivindicación hace referencia a un 10 % del término referido. Por ejemplo, "próximo a concentración saturada" hace referencia a un 10 % de concentración saturada.
Tal como se usa en la presente memoria, se pretende que la expresión "transferencia másica de ozono" haga referencia a ozono transferido desde una fase gaseosa al agua a través de una interfaz gas-líquido.
La expresión "disolución de ozono" hace referencia a gas de ozono que se disuelve en agua, que es un término alternativo de transferencia másica de ozono en la presente memoria.
La expresión "líquido presurizado" o "agua presurizada" hace referencia a cualquier escenario posible en el que un manómetro, cuando se inserta en una línea o recipiente que contiene un cuerpo de líquido, proporcione una lectura de presión superior a presión ambiente. La expresión "líquido presurizado" o "agua presurizada" se utiliza para describir dos conjuntos de condiciones. En la primera, cuando el "líquido presurizado" se extrae de una columna o recipiente, significa que el espacio de cabecera de la columna o recipiente en contacto con la fase líquida continua se encuentra a presión elevada. En segundo lugar, cuando el "líquido presurizado" se alimenta en una columna, hace referencia a un cabezal de descarga por el que se bombea el líquido.
La expresión "agua fuerte de ozono" hace referencia a agua con ozono disuelto altamente concentrada o saturada o próxima a la saturación (por ejemplo, dentro de un 10 % de concentración de saturación, tal como un 5 % o un 1 % o un 0,1 %) exenta de gas y presurizada, que está sobresaturada si está a presión atmosférica. Una de las aplicaciones de agua fuerte de ozono es la utilizada como oxidante líquido.
La expresión "líquido de alimentación" hace referencia a un líquido compuesto principalmente por agua, tal como agua dulce, agua de grifo, líquido de proceso, agua de efluente, agua residual municipal e industrial, agua residual ya tratada mediante el proceso de tratamiento secundario o similar, o compuesta por disoluciones acuosas, disolventes orgánicos o similares.
La expresión "agua de alimentación" hace referencia a un líquido compuesto principalmente por agua, tal como agua dulce, agua de grifo, líquido de proceso, agua de efluente, agua residual municipal e industrial, agua residual ya tratada mediante un proceso de tratamiento secundario o similar.
La expresión "líquido de proceso" hace referencia a un líquido compuesto principalmente por agua, tal como agua dulce, agua de grifo, líquido de proceso, agua de efluente, agua residual municipal e industrial, agua residual ya tratada mediante un proceso de tratamiento secundario, disoluciones acuosas, disolventes orgánicos o similares.
La expresión "agua de proceso" hace referencia a un líquido compuesto principalmente por agua, tal como agua dulce, agua de grifo, líquido de proceso, agua de efluente, agua residual municipal e industrial, agua residual ya tratada mediante un proceso de tratamiento secundario o similar.
La expresión "líquido oxidado" hace referencia a un líquido de proceso cuyos componentes no acuosos se han oxidado parcial o completamente con un oxidante. Alternativamente, la expresión "líquido oxidado" hace referencia a un líquido producido que tiene componentes que se han oxidado en un líquido de proceso por agua fuerte de ozono. Alternativamente, la expresión "líquido oxidado" hace referencia en casos particulares a un líquido que sale de un proceso de oxidación, en el que diversos constituyentes orgánicos e inorgánicos presentes en el líquido del proceso se han convertido en una forma oxidada debido a la acción de un oxidante adecuado.
El término "ozonización" hace referencia a un proceso de tratamiento de agua que destruye los microorganismos y degrada los contaminantes orgánicos e inorgánicos utilizando ozono como oxidante. La ozonización es una técnica de tratamiento químico de agua basada en la infusión de ozono en agua. La ozonización es un tipo de proceso de oxidación avanzado, que implica la producción de especies de oxígeno muy reactivas capaces de atacar una amplia gama de compuestos orgánicos e inorgánicos y todos los microorganismos.
La expresión "agua ozonizada" hace referencia a un producto de ozono que burbujea a través del agua y que contiene niveles de ozono disuelto en el agua.
La expresión "dosificación de ozono" se define como la cantidad de ozono en fase gaseosa de una mezcla gaseosa de ozono y oxígeno que se alimenta al agua (gramos/minuto). La dosificación de ozono es el producto matemático de la concentración de ozono en la mezcla gaseosa de ozono y oxígeno (g/m3) y el caudal de gas de alimentación de la mezcla de gas de ozono y oxígeno (m3/h).
El término "sobresaturado" hace referencia a una disolución líquida de un gas que no es estable en condiciones atmosféricas y que podría experimentar desgasificación.
El término "homogéneo" hace referencia a una mezcla de fluidos con una calidad de mezcla superior a aproximadamente un 95 %. En este caso, la calidad de la mezcla es una medida de la homogeneidad o uniformidad de una mezcla y se calcula a partir de variables estadísticas básicas. El coeficiente de variación es la medida más utilizada. Cuanto más se aproxime este valor a 0, más uniforme es la mezcla. Para la visualización, se resta de 1 y se especifica en %. Por tanto, una calidad de mezcla de un 100 % (o coeficiente de variación = 0) hace referencia a la mejor condición de mezcla, que, no obstante, prácticamente no se puede lograr. Una calidad de mezcla superior a un 95 % se describe como técnicamente homogénea.
La expresión "exento de gas" hace referencia a un líquido sin burbujas individuales visibles y/o sin turbidez detectable causada por microburbujas. Por ejemplo, el agua fuerte de ozono está exenta de gas, ya que el ozono del gas de alimentación se disuelve completamente en agua para generar agua con ozono disuelto. El agua fuerte de ozono es, por tanto, una fase líquida individual y está exenta de gas, ya que la concentración de ozono disuelto es menor que la concentración de saturación para las condiciones de operación.
La expresión "fase de estado estacionario" hace referencia a un período de tiempo durante el cual la pendiente de la curva de concentración de ozono disuelto en función del tiempo permanece por debajo de 0,10 g dO3/min en modo de operación por lotes, es decir, no hay un aumento significativo de la concentración de ozono disuelto con la adición de ozono.
La expresión "fase de arranque" hace referencia a un período de tiempo dentro del cual la concentración de ozono disuelto aumenta gradualmente desde t = 0 hasta el momento en que el sistema alcanza el estado estacionario en modo de operación por lotes.
La expresión "fase de descomposición" hace referencia a un período de tiempo durante el cual se produce la descomposición del ozono disuelto en oxígeno sin adición de ozono en el modo de operación por lotes.
La expresión "modo de arranque" es una terminología usada en el modo de operación continua de los métodos y sistemas divulgados. La expresión "modo de arranque" hace referencia a las condiciones que existen dentro de un cuerpo de líquido presurizado ácido durante la fase de arranque en el modo de operación por lotes, tal como se ha descrito con anterioridad. Las presentes condiciones incluyen, pero sin limitación, una concentración de nula a baja de ozono disuelto en el líquido presurizado ácido, una elevada tasa de cambio del ozono disuelto en el líquido presurizado ácido con el tiempo y una elevada velocidad de transferencia másica de ozono de la fase gaseosa a la fase líquida.
La expresión "modo de estado estacionario" es una terminología usada en el modo de operación continua de los métodos y sistemas divulgados. La expresión "modo de estado estacionario" hace referencia a las condiciones que existen dentro de un cuerpo de líquido presurizado ácido durante la fase de estado estacionario en el modo de operación por lotes, tal como se ha descrito con anterioridad. Las presentes condiciones incluyen, pero sin limitación, una concentración elevada de ozono disuelto en el líquido presurizado ácido, una baja tasa de cambio de ozono disuelto en el líquido presurizado ácido con el tiempo y una baja velocidad de transferencia másica de ozono de la fase gaseosa a la fase líquida.
La expresión "condición de estado estacionario" hace referencia a una condición en la que las propiedades del sistema de disolución permanecen aproximadamente iguales a lo largo del tiempo. Estas propiedades incluyen, pero no se limitan a, concentración de ozono disuelto, concentración de ozono en el gas residual, pH del líquido, etc. Cuando el sistema de disolución alcanza una "condición de estado estacionario" en un modo de operación continua, el cuerpo de líquido puede tener diferentes concentraciones de ozono disuelto a lo largo de la altura del cuerpo de líquido. No obstante, estos valores de concentración permanecen aproximadamente constantes con la adición de ozono a lo largo del tiempo.
La expresión "alta eficiencia de transferencia másica de ozono" hace referencia a una eficiencia de transferencia de ozono de la fase gaseosa a la fase líquida de aproximadamente un 60 % o más, durante un período de tiempo de residencia del gas de alimentación dentro de un cuerpo de líquido presurizado ácido en sistemas de disolución.
La expresión "elevada concentración de ozono" o "elevada concentración de ozono disuelto" hace referencia a un valor de concentración de ozono disuelto que es líquido de ozono disuelto saturado o próximo a la saturación (por ejemplo, dentro de un 10 % de la concentración de saturación, tal como un 5 %, un 1 % o un 0,1 %).
La referencia en la presente memoria a "una realización" significa que una característica, estructura o característica particular descrita en relación a la realización puede quedar incluida en al menos una realización de la invención. Las apariciones de la frase "en una realización" en diversos lugares de la memoria descriptiva no hacen referencia necesariamente todas a la misma realización, ni las realizaciones separadas o alternativas se excluyen necesariamente entre sí de otras realizaciones. Lo mismo se aplica al término "implementación".
Además, el término "o" pretende significar un "o" inclusivo en lugar de un "o" exclusivo. Es decir, a menos que se especifique lo contrario o se desprenda claramente del contexto, "X emplea A o B" pretende significar cualquiera de las permutaciones inclusivas naturales. Es decir, si X emplea A; X emplea B; o X emplea tanto A como B, entonces "X emplea A o B" se cumple en cualquiera de los casos anteriores.
"Comprender" en una reivindicación es un término transitorio abierto, lo que significa que los elementos de la reivindicación identificados posteriormente son un listado no exclusivo, es decir, se puede incluir cualquier otra cosa adicionalmente y permanecer dentro del alcance de "comprender'. "Comprender" se define en la presente memoria como que abarca necesariamente los términos transitorios más limitados "que consiste esencialmente en" y "que consiste en"; por tanto, "comprender" se puede sustituir por "que consiste esencialmente en" o "que consiste en" y permanecer dentro del alcance expresamente definido de "comprender".
En una reivindicación, "proporcionar" hace referencia al suministro, puesta a disposición o preparación de algo. La etapa se puede llevar a cabo por medio de cualquier actor en ausencia de lenguaje expreso en la reivindicación que afirme lo contrario.
Los intervalos se pueden expresar en la presente memoria de aproximadamente un valor particular y/o hasta aproximadamente otro valor particular. Cuando se expresa dicho intervalo, se debe entender que otra realización va desde un valor particular y/o hasta el otro valor particular, junto con todas las combinaciones dentro de dicho intervalo.
Breve Descripción de los Dibujos
Para una mejor comprensión de la naturaleza y objetos de la presente invención, se debe hacer referencia a la siguiente descripción detallada, tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que a elementos similares se otorgan números de referencia iguales o análogos, y en los que:
La Figura 1a es un diagrama de bloques de un sistema de desacoplamiento para la separación del proceso de oxidación de ozono en medios líquidos en tres operaciones unitarias para la optimización del proceso;
La Figura 1b es un ejemplo de funcionamiento del sistema de desacoplamiento mostrado en la Figura 1a;
La Figura 2a es un diagrama de bloques de un sistema de disolución de ozono de etapa individual a modo de ejemplo operado en funcionamiento continuo;
La Figura 2b es un diagrama de bloques de un sistema de disolución de ozono de etapa individual a modo de ejemplo operado en funcionamiento continuo;
La Figura 3a es un diagrama de bloques de un difusor de anillo-S;
La Figura 3b es un diagrama de bloques de un difusor de anillo-Gap;
La Figura 3c es un diagrama de bloques de un dispositivo de alimentación de fluido cilindrico como difusor;
La Figura 4 es un perfil de evolución a modo de ejemplo de la concentración de ozono disuelto en agua a lo largo del tiempo producido con el sistema mostrado en la Figura 2b a una presión = 3 barg (3105 Pa), operado en modo por lotes con respecto al flujo de líquido;
La Figura 5a es un diagrama de bloques de un ejemplo de sistema de disolución de ozono en dos etapas a modo de ejemplo;
La Figura 5b es un diagrama de bloques de un ejemplo de sistema de disolución de ozono en dos etapas a modo de ejemplo;
La Figura 5c es un diagrama de bloques de un ejemplo de sistema de disolución de ozono en dos etapas;
La Figura 5d es un diagrama de bloques de un ejemplo de sistema de disolución de ozono dos etapas; La Figura 6a es una comparación de los perfiles de concentración adimensionales a una presión = 3 barg (3105 Pa) con el sistema mostrado en la Figura 2b para cuatro difusores y un dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico frente a unrendimiento ideal;
La Figura 6b son gráficos comparativos de los Indicadores Clave de Rendimiento (KPI) trazados para cuatro difusores y un dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico con el sistema mostrado en la Figura 2b a una presión = 3 barg (3105 Pa);
La Figura 7 es el rendimiento de una columna de disolución para diversos pH en comparación con el rendimiento ideal a una temperatura constante de 20 °C y una presión de 3 barg (3105 Pa) con el sistema mostrado en la Figura 2b y utilizando un dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico;
La Figura 8a es el rendimiento de una columna de disolución para diversas temperaturas en comparación con el rendimiento ideal a pH constante con el sistema mostrado en la Figura 2b con un dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico;
La Figura 8b muestra variaciones de KPI con diversos pH y diversos valores de T con el sistema mostrado en la Figura 2b y utilizando un dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico a una presión =3 barg (3105 Pa);
La Figura 9a es el rendimiento de una columna de disolución para diversas temperaturas en comparación con el rendimiento ideal a pH constante con el sistema mostrado en la Figura 2b con un dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico;
La Figura 9b es el rendimiento de una columna de disolución para diversas presiones frente al flujo de transferencia másica ideal a pH y temperatura constantes con el sistema mostrado en la Figura 2b con un dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico;
La Figura 9c muestra variaciones de KPI de la columna de disolución de agua fuerte de ozono para variaciones en las presiones de operación con el sistema mostrado en la Figura 2b con un dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico; La Figura 10 es un perfil de ozono disuelto cuando la ozonización se lleva a cabo en una etapa individual a una presión = 5 barg (5105 Pa) con una concentración de gas de alimentación de ozono de 160 g/m3 y un difusor de anillo-S; La Figura 11 es un perfil de evolución ejemplar de las concentraciones de ozono disuelto en el agua a lo largo del tiempo producidas en la Etapa 1 y la Etapa 2 de un sistema de disolución de ozono de dos etapas que utiliza un difusor de anillo en S, con el sistema mostrado en la Figura 2b ;
La Figura 12 es una comparación de los valores de ozono disuelto a un pH variable de agua de efluente con el perfil de agua de grifo como referencia, con el sistema mostrado en la Figura 2b utilizando un difusor de anillo-Gap (4 mm), una temperatura de 20 °C y una presión de 5 barg (5105 Pa).
La Figura 13 es una comparación de los datos de operación por lotes con múltiples resultados de operación continua, el primero con el sistema mostrado en la Figura 2b y el segundo con el sistema mostrado en la Figura 2a;
La Figura 14 es una comparación de la eficiencia de transferencia másica obtenida después de que el sistema haya alcanzado una condición de estado estacionario para diversos caudales de líquido a través de una columna de disolución en modo de operación continua con el sistema mostrado en la Figura 2a;
La Figura 15 es un diagrama de bloques de una columna de acero inoxidable de alta presión a modo de ejemplo utilizada como columna de disolución de ozonización en operación continua;
La Figura 16 es un gráfico de gradiente de concentración de ozono en función de la altura de la columna de disolución después de que el sistema haya alcanzado una condición de estado estacionario con diversos caudales, en modo de operación continuo con el sistema mostrado en la Figura 2a; y
La Figura 17 es un diagrama de bloques de un sistema común de columnas de disolución de ozono diseñado para tener los tres procesos de disolución (transferencia másica) y reacción en un reactor individual.
Descripción Detallada de Realizaciones Preferidas
Se divulgan métodos y sistemas para disolver el gas de ozono en un medio líquido deseado, tal como agua. Un objetivo de los métodos y sistemas divulgados es aumentar la concentración de ozono disuelto (dÜ3) en el medio líquido deseado y/o aumentar la velocidad de transferencia másica de ozono para su uso como oxidante líquido en procesos de oxidación de líquidos, tal como proporcionar aplicaciones de desinfección y eliminación de microcontaminantes del agua residual.
En los métodos y sistemas divulgados, se puede lograr una concentración suficientemente elevada de ozono disuelto (por ejemplo, hasta aproximadamente 300 mg/l) en un fluido acuoso difundiéndolo en un cuerpo de líquido presurizado ácido, un fluido que tiene una mezcla bifásica de gasÜ2/O3 y fase líquida recirculada. Con esta finalidad, el cuerpo de líquido presurizado ácido se prepara preferentemente con un valor de pH menor que 7 a presión elevada constante y una temperatura constante en una columna de disolución; el fluido que contiene el ozono disuelto en su interior se prepara con una dosificación de ozono gaseoso optimizada (por ejemplo, aproximadamente 1,6 g de O<3>por minuto); y un difusor está diseñado específicamente para una transferencia másica optimizada de la fase gaseosa a la fase líquida. Un bucle de recirculación de fluido incluye una boquilla de tipo venturi incorporada en una línea aguas abajo de una bomba de recirculación que genera la disminución de presión deseada como resultado del flujo de líquido a través de una sección transversal en contracción de la boquilla de tipo Venturi, permitiendo de este modo una inyección estacionaria de la mezcla de gases O<2>/O<3>en el líquido presurizado en el bucle de recirculación de fluido. La transferencia másica de ozono en el cuerpo de líquido presurizado ácido se mejora mediante el uso de difusores adecuados (por ejemplo, difusores de anillo-S o anillo-Gap en la presente memoria, descritos con detalle a continuación) montados dentro de la columna de disolución en la parte inferior. La selección y diseño de los difusores determinan la dinámica de transferencia másica de ozono y los diámetros de burbuja de gas a medida que las burbujas de gas se elevan en la columna de disolución, así como los patrones de flujo de gas generados dentro de la columna de disolución. Por consiguiente, la transferencia másica de ozono desde la fase gaseosa al cuerpo de un líquido presurizado ácido que tiene elevada concentración de ozono disuelto en el líquido se logra con los métodos y sistemas divulgados. La elevada concentración de ozono disuelto en el líquido a presiones elevadas puede corresponder a una concentración de saturación o próxima a saturación de ozono disuelto en el líquido. Cuando la presión disminuye, la concentración de ozono disuelto en el líquido se puede sobresaturar. Obsérvese que, si el medio líquido es agua, la elevada concentración de ozono disuelto en agua lograda se puede definir como agua fuerte de ozono en lo sucesivo. La expresión "agua fuerte de ozono" hace referencia a agua con ozono disuelto altamente concentrada o saturada o próxima a la saturación (por ejemplo, dentro de un 10 % de concentración de saturación, tal como un 5 % o un 1 % o un 0,1 %) exenta de gas y presurizada, que está sobresaturada si está a presión atmosférica. Una de las aplicaciones de agua fuerte de ozono es la utilizada como oxidante líquido. Los métodos y sistemas divulgados permiten la generación de agua fuerte de ozono.
Los sistemas divulgados son una unidad de transferencia másica o un sistema de disolución o una columna de disolución incluida en un sistema desacoplado que separa un proceso de oxidación basado en ozono en medio líquido en tres operaciones unitarias para la optimización del proceso. En muchos procesos de uso de ozono para un proceso de oxidación líquida, el tratamiento implica la disolución simultánea de ozono, la mezcla (si la hubiera) y la reacción llevadas a cabo en una unidad de reacción individual o columna individual (por ejemplo, como se muestra en la Figura 17). La unidad 1 de transferencia másica divulgada está separada de la unidad de mezcla y la unidad de reacción. Como se muestra en la Figura 1a, se muestra una realización del sistema desacoplado que incluye una unidad 1 de transferencia másica que genera un oxidante líquido, por ejemplo, agua fuerte de ozono, una unidad de mezcla 2 que inyecta el oxidante líquido en el flujo de líquido de proceso con patrones de inyección específicos para producir una mezcla homogénea y exenta de gas del oxidante líquido y el líquido de proceso, y una unidad de reacción 3 en la que tiene lugar un proceso de oxidación líquida utilizando la mezcla homogénea y exenta de gas del oxidante líquido y líquido de proceso, de modo que el líquido del proceso se convierte en un líquido oxidado. Normalmente, el proceso de transferencia másica de ozono en la unidad 1 de transferencia másica tiene lugar en aproximadamente varios minutos, por ejemplo, aproximadamente 20 minutos; la mezcla de agua fuerte de ozono con el líquido de proceso en la unidad de mezcla 2 tiene lugar en menos de varios segundos, por ejemplo, menos de aproximadamente 2 segundos; y el proceso de reacción tiene lugar de unos pocos milisegundos hasta varios minutos, por ejemplo, hasta aproximadamente 5 minutos. La mezcla de agua fuerte de ozono y líquido de proceso forma un oxidante líquido en la unidad de mezcla 2, que está exenta de gas porque el oxidante líquido se produce a una presión elevada que no está sobresaturada. La unidad de mezcla 2 comprende múltiples boquillas de inyección especialmente diseñadas y un mezclador estático, la unidad está diseñada para crear una mezcla homogénea de oxidante líquido y líquido de proceso con una calidad de mezcla > 95 %. La mezcla del oxidante líquido y el líquido de proceso producida por la unidad de mezcla 2 también está exenta de gas porque no se aprecian burbujas de gas visibles y/o no se detecta turbidez provocada por las microburbujas.
La unidad de transferencia másica 1 se describe con detalle en la presente memoria. La velocidad de transferencia másica de ozono aumenta cuando la disolución de gas se lleva a cabo a presiones elevadas en la columna de disolución (es decir, se mantiene una presión elevada en el espacio de cabecera de la columna de disolución). De este modo, tener una etapa separada para disolución del ozono o transferencia másica de ozono seguida de i) mezclar el oxidante líquido exento de gas (por ejemplo, agua fuerte de ozono) con el líquido del proceso y ii) seguida de una etapa de reacción/oxidación separada divulgada en la presente memoria, se traduce en flexibilidad de proceso y permite que un sistema de tratamiento opere el proceso de tratamiento en condiciones económicas y de rendimiento optimizadas. El presente proceso tiene las ventajas de reducción potencial de los costes de operación e inversiones de capital necesarias para los sistemas de tratamiento basados en ozono.
Los sistemas de transferencia másica descritos incluyen aparatos que pueden comprender además una columna de disolución de pretratamiento que permite la recuperación de gas de ozono no disuelto en una corriente de gas residual liberada a partir de una columna de disolución a alta presión. En este caso, la transferencia másica de ozono de gas a líquido se logra mediante un proceso de disolución en dos etapas que minimiza la pérdida de ozono a través del gas residual purgado, en comparación con una disolución de etapa individual que usa una columna de disolución individual.
Por tanto, existe una forma óptima de disolver ozono en agua para lograr agua fuerte de ozono, que depende de múltiples parámetros de operación, tales como el valor del pH del agua, los niveles de presión en la columna de disolución, la temperatura del agua, la dosificación de ozono, los diseños de difusor y el número de etapas de disolución de ozono. Los métodos y aparatos divulgados con pH, presión, temperatura, difusor, etc. optimizados pueden aumentar la concentración de ozono disuelto en agua hasta más que aproximadamente 150 mg/l, preferentemente hasta aproximadamente 200 mg/l, más preferentemente hasta aproximadamente 300 mg/l.
Como se ilustra mejor en la Figura 2a, una realización preferida del sistema de disolución de gas o transferencia másica descrito es un sistema 100a de agua fuerte de ozono ilustrado para producir de forma continua agua fuerte de ozono que comprende una columna de disolución 102 y un bucle 103 de recirculación de fluido en comunicación fluida con la columna de disolución 102. El sistema 100a incluye además líneas de líquido indicadas como líneas continuas, líneas de gas indicadas como líneas discontinuas, líneas de mezcla de gas y líquido indicadas como una línea punteada discontinua y burbujas de gas indicadas como puntos elípticos.
La columna de disolución 102 puede ser un recipiente de acero inoxidable o una cámara/tanque de disolución de ozono o un recipiente a presión, que tiene una clasificación de presión adecuada para la operación y se puede mantener a niveles de temperatura constante utilizando serpentines de enfriamiento incorporados en ella (no se muestran). La columna de disolución 102 puede tener una forma cilíndrica con una pared lateral y una cubierta superior y una cubierta inferior. En comparación con la tecnología de ozonización actual disponible que implica un tanque/columna individual para llevar a cabo el proceso de transferencia másica y el proceso de reacción a presión atmosférica (que se muestra en la Figura 17), la columna de disolución 102 puede ser de 10 a 20 veces más pequeña que el tanque/columna individual del procedimiento de ozonización actual para lograr la ozonización de agua. Por ejemplo, la ozonización de 1000 m3/h de agua en un sistema de tanque individual con un tiempo de residencia de 20 minutos requiere un volumen de tanque de 333 m3 a presión atmosférica durante todo el proceso de oxidación. incluidos los procesos de disolución y reacción. En comparación, como se muestra en la Figura 1b, con un caudal de 50 m3/h de líquido de alimentación a la unidad 1 de transferencia másica, un tiempo de residencia de 20 minutos, una presión de 5 barg (5105 Pa) y un pH 5, se logra aproximadamente 200 mg/l de agua fuerte de ozono con un volumen de tanque de 16,7 m3 de la unidad 1 de transferencia másica, que es aproximadamente 1/20 en comparación con el volumen del tanque de 333 m3 El agua fuerte de ozono producida se mezcla luego con 950 m3/h de líquido de proceso en la unidad de mezcla 2 y la mezcla se envía a la unidad de reacción 3. Con un tiempo de residencia de 5 minutos por debajo de 1 bar, se requiere un volumen de tanque de 83,3 m3 para un caudal de 1000 m3/h de líquido oxidado. El requisito de volumen total del sistema de transferencia másica desacoplado divulgado es de 16,7 m3 83,3 m3 = 100 m3, que es mucho menor que el volumen del tanque de 333 m3 del sistema de tanque individual.
La columna de disolución 102 puede ser un tanque de tratamiento de líquido que está cerrado excepto para las entradas y/o salidas de manipulación de fluido. En este caso, todas las entradas y/o salidas de manipulación de fluido van acompañadas de válvulas (no mostradas) que se pueden controlar con la instrumentación adecuada. La columna de disolución 102 comprende la entrada de líquido 104 que permite el paso de líquido de alimentación a la columna de disolución mediante la acción de la bomba 106. La entrada de líquido 104 puede ser un tubo cilíndrico. La bomba 106 es una bomba de líquido a alta presión proporcionada para inyectar el líquido de alimentación en la columna de disolución bajo presión. Para garantizar una presión adecuada del tanque y un nivel uniforme de agua en la columna de disolución 102 durante todo el período de operación, el flujo de fluido hacia la columna de disolución desde la bomba de alta presión 106 se controla mediante la retroalimentación de los sensores que indican los niveles de agua dentro de la columna de disolución 102.
El líquido de alimentación puede estar compuesto de agua, tal como agua dulce, agua de grifo, agua de proceso, agua de efluente, agua residual municipal e industrial, agua residual ya tratada por medio de un proceso de tratamiento secundario o similares. El líquido de alimentación también puede estar compuesto por disoluciones acuosas, disolventes orgánicos o similares. En un ejemplo, el líquido de alimentación se presuriza mediante la bomba 106 y posteriormente pasa a través de un inyector 108 de gas de CO<2>donde se inyecta gas de CO<2>en el líquido de alimentación presurizado para lograr un pH ácido del líquido de alimentación presurizado. Se confirma experimentalmente que se suprime la formación de radicales libres de OH en el agua mediante la disociación de ozono disuelto, aumentando de este modo la concentración del O3 disuelto en agua. Los expertos en la materia reconocen que los ácidos minerales, tales como HCl, H<2>SO<4>, HNO<3>u otros ácidos también se pueden usar para generar el pH ácido del líquido de alimentación presurizado.
Alternativamente, el líquido de alimentación puede ser un líquido de alimentación ácido, tal como agua residual industrial ácida de la fabricación de fosfatos, minería, acerías o similares. Si este es el caso, dependiendo del pH del agua residual industrial, el líquido de alimentación se presuriza por medio de la bomba y, a continuación, se puede alimentar directamente a la columna de disolución 102, y se puede omitir el inyector 108 de gas de CO<2>. Si fuese necesario ajustar el pH del agua residual industrial ácida, no se puede omitir el inyector 108 de gas de CO<2>. El inyector 108 de gas de CO<2>puede ser una boquilla venturi de gas y líquido que aspira gas de CO<2>a la corriente de líquido de alimentación presurizado si la presión de gas de CO<2>disponible es menor que la presión de la corriente de líquido de alimentación presurizado. Si la presión de gas de CO<2>disponible es mayor que la presión de la corriente de líquido de alimentación presurizado, en este caso el inyector 108 de gas de CO<2>puede ser un inyector de gas o difusor de gas cerámico, en lugar de una boquilla venturi de gas y líquido.
La columna de disolución 102 contiene un cuerpo de líquido 110 presurizado ácido y un espacio 112 de cabecera de gas por encima del cuerpo de líquido presurizado ácido a una sobrepresión. La relación de volumen de líquido con respecto a volumen de espacio de cabecera de gas en la columna de disolución 102 se mantiene preferentemente a aproximadamente 12:1. La relación de volumen de líquido con respecto a volumen de gas en el espacio 112 de cabecera de gas puede oscilar entre 1,7:1 y 12:1. La columna de disolución 102 también comprende una salida 116 de líquido de recirculación y una entrada 118 de alimentación de fluido en la parte inferior, que constituyen el bucle 103 de recirculación de fluido junto con un dispositivo 114 difusor de fluido, un generador de ozono 124, una boquilla venturi 126 y una bomba de recirculación 128. El dispositivo 114 difusor de fluido se puede instalar dentro de la columna de disolución en el centro inferior y se puede conectar de manera fluida a la entrada 118 de alimentación de fluido formada en la parte inferior de la columna de disolución. La salida 116 de líquido de recirculación proporciona una pequeña parte de agua presurizada ácida a la bomba de recirculación 128 y la presión de la pequeña parte de agua presurizada ácida se eleva más que la presión de agua presurizada ácida en la columna de disolución 102. Una mezcla gaseosa y líquida de O<2>/O<3>producida por un generador de ozono 124 se mezcla entonces con la pequeña parte de agua presurizada ácida para formar una mezcla de gas O2/O3 y agua presurizada ácida que tiene fases gaseosa y líquida y tiene una presión mayor que la presión de agua presurizada ácida de la columna de disolución 102. Como resultado de ello, la mezcla de gas O<2>/O<3>y agua presurizada ácida fluye hacia la columna de disolución 102 en la entrada 118 de alimentación de fluido a través de la acción del circuito 103 de recirculación de fluido, donde la mezcla de gas y líquido de O<2>/O<3>se alimenta a la columna de disolución 102 pasando a través del dispositivo 114 difusor de fluido que está conectado de manera fluida a la entrada 118 de alimentación de fluido.
El sistema 100a comprende un suministro de oxígeno (no mostrado) que proporciona gas oxígeno al generador de ozono 124 que convierte oxígeno en ozono. Debido a su vida media relativamente corta, el ozono se genera in situ por medio de un generador de ozono. Un generador de ozono produce ozono en una forma mixta de gas que contiene O<2>/O<3>. La concentración de gas de ozono depende de la concentración de ozono en la mezcla de O<2>/O<3>y, por tanto, depende de su presión parcial. La concentración de ozono disuelto que se puede lograr en el proceso se ve influenciada por diversos factores, tales como temperatura, presión, pH, dosificación de ozono, tiempo de residencia de gas, tipo de difusor, etc. La elevada concentración de ozono disuelto o el agua fuerte de ozono en el método propuesto fue el resultado de la optimización de múltiples factores, incluidos, entre otros, pH, diseño del tipo de difusor y condiciones operativas. Entre los factores enumerados, los factores importantes que influyen en la concentración de ozono disuelto son pH y diseño de difusor.
En resumen, la concentración de ozono disuelto en la columna de disolución 102 se puede aumentar mediante:
• Disminución de pH del agua a un pH <7;
• Aumento de la presión de operación;
• Disminución de la temperatura del agua;
• Un diseño de difusor óptimo capaz de mantener un tiempo de residencia deseable de gas de ozono en el agua controlando los diámetros de burbuja de ozono y el perfil de flujo de burbuja de ozono a través de dispositivos difusores específicos en la columna de disolución; es decir, controlando el área de contacto y el tiempo de contacto entre la fase gaseosa (es decir, la mezcla de gas de ozono y oxígeno) y la fase líquida (es decir, el agua en la columna de disolución);
• Aumentar la dosis de ozono.
El suministro de oxígeno puede ser un tanque o cilindro de oxígeno líquido criogénico. El sistema 100a puede usar un generador de ozono disponible comercialmente, por ejemplo, un generador de ozono Ozonia CFS-2, capaz de generar de manera estable gas de ozono a una velocidad deseable, con una unidad enfriadora para controlar la temperatura del generador. La velocidad deseable de gas de ozono generado depende de los requisitos de una aplicación real. En un ejemplo, puede ser necesaria una tasa de aproximadamente 180 g/m3 con una concentración de hasta un 12 % en peso para hacer funcionar el sistema 100a. El ozono se produce al introducir oxígeno de calidad comercial en el generador de ozono 124. La transferencia másica de ozono desde la fase gaseosa al agua de la columna de disolución 102 se puede lograr mediante una combinación de inyección mediante una boquilla tipo venturi y un difusor diseñado de forma apropiada. La inyección basada en boquilla venturi implica la boquilla venturi 126 incorporada a la línea aguas abajo de la bomba de recirculación 128, que genera una disminución de presión deseada como resultado del flujo de agua a través de una sección transversal en contracción de la boquilla venturi 126, permitiendo así una inyección estacionaria de gas de ozono generado (mezclado con O<2>) en la corriente de líquido recirculado. El gas de ozono que entra en la columna de disolución 102 a través del bucle de recirculación de fluido 103 se disuelve en la fase líquida de la columna de disolución 102 mediante el uso de difusores adecuados (por ejemplo, un difusor de anillo-Gap o anillo-S) 114 dentro de la columna de disolución. La boquilla venturi 126 y la bomba de recirculación 128 del bucle 103 de recirculación de fluido están conectadas de manera fluida a la entrada 118 de alimentación de fluido y a la salida 116 de líquido de recirculación asociadas a la columna de disolución 102. La bomba de recirculación 128 es una bomba de líquido. Una pequeña corriente de agua presurizada ácida de la columna de disolución 102 que sale de la salida 116 de líquido de recirculación se bombea a la boquilla venturi 126 mediante la acción de la bomba de recirculación 128. Una vez generado el ozono, la cantidad de mezcla gaseosa de ozono y oxígeno que sale del generador de ozono 124 se introduce en la boquilla venturi 126. La cantidad de mezcla de gas de ozono y oxígeno a continuación es aspirada hacia la corriente de agua presurizada mediante la boquilla venturi 126, formando una mezcla de gas de ozono, oxígeno y agua. Por tanto, la mezcla gaseosa de ozono y oxígeno es transportada por el agua presurizada ácida y fluye de vuelta a la columna de disolución 102 a través de la entrada 118 de alimentación de fluido. La bomba de recirculación 128 bombea el agua presurizada ácida que sale por la salida 116 de líquido de recirculación a una presión muy superior a la presión de la columna de disolución 102 para provocar una disminución de presión de agua presurizada ácida después de pasar por el inyector 126 de gas O<3>basado en venturi. La presión de la mezcla de gas de ozono y oxígeno y agua que sale de la boquilla venturi 126 se reduce en comparación con la presión de agua que sale de la bomba de recirculación 128, pero sigue siendo mayor que la presión de la columna de disolución 102, lo que permite que la mezcla de gas de ozono y oxígeno y agua vuelva a la columna de disolución. El dispositivo 114 difusor de fluido conectado de manera fluida a la entrada 118 de alimentación de fluido difunde entonces la mezcla de gas de ozono-oxígeno y agua en el agua presurizada ácida de la columna de disolución.
Una vez que el bucle 103 de recirculación de fluido está configurado para comenzar, la generación de ozono en el generador de ozono 124 se inicia con el oxígeno que fluye a través del generador de ozono 124 a un caudal deseable para generar ozono en su interior. La concentración y la presión de la mezcla de gases de O<3>/O<2>generada se ajustan a las condiciones de operación deseadas y se suministran al bucle 103 de recirculación de fluido. El caudal de la mezcla de gas de ozono-oxígeno y agua alimentada al dispositivo 114 difusor de fluido se ajusta modificando la entrada de energía a la bomba de recirculación 128. De esta manera, se puede controlar la descarga de la bomba de recirculación 128. Alternativamente, el uso de una válvula de control aguas abajo de la bomba de recirculación 128 también puede controlar el caudal de la mezcla de gas de ozono-oxígeno y agua alimentada al dispositivo 114 difusor de fluido. Durante el transcurso de la operación, las concentraciones de ozono disuelto en el líquido de la columna de disolución 102, el valor del pH de líquido de la columna de disolución y las fluctuaciones de temperatura de la columna de disolución se controlan y registran de forma continua.
Cuando la mezcla de gas de ozono-oxígeno y agua fluye a través del dispositivo 114 difusor de fluido hacia el agua presurizada ácida presente en la columna de disolución 102, las burbujas de gas de la corriente de recirculación se rompen en pequeñas burbujas que a continuación se elevan en la columna de disolución. El agua presurizada ácida de la columna de disolución 102 entra en contacto con las burbujas de gas que contienen ozono, y el proceso de transferencia másica resultante produce ozono disuelto en el agua presurizada ácida, generando de este modo el agua fuerte de ozono en la columna de disolución 102. Simultáneamente, el gas oxígeno también asciende hasta el espacio de cabecera 112 de la columna de disolución 102 debido a su limitada solubilidad en agua. El gas de O<3>no disuelto y el gas O<2>no disuelto se acumulan a continuación en el espacio de cabecera 112 de la columna de disolución formando un gas residual. El agua fuerte de ozono se produce de este modo en la columna de disolución 102. El agua fuerte de ozono producida se hace pasar a continuación a una unidad de mezcla externa (no mostrada) a través de la salida de fluido 122 para un proceso de oxidación líquida, en el que el agua fuerte de ozono se puede mezclar con un líquido de proceso para la oxidación de microcontaminantes o cualquier proceso de oxidación similar. Más específicamente, la salida de fluido 122 puede estar conectada de manera fluida a una pluralidad de boquillas de inyección. Cada una de las múltiples boquillas de inyección puede tener una válvula y se puede ajustar para controlar el caudal de agua fuerte de ozono descargada desde la salida de fluido 122 de la columna de disolución 102 para que coincida con el caudal de la corriente de agua de alimentación presurizada ácida alimentada a la entrada de líquido 104 de la columna de disolución 102.
El líquido de alimentación puede estar compuesto de agua, tal como agua dulce, agua de grifo, agua de proceso, agua de efluente, agua residual municipal e industrial, agua residual ya tratada por medio de un proceso de tratamiento secundario, etc. El líquido de alimentación también puede estar compuesto por disoluciones acuosas, disolventes orgánicos o similares. El líquido de proceso puede incluir el mismo tipo de agua que el líquido de alimentación que contiene los componentes que se deben oxidar. Además, en algunos casos, el líquido de alimentación y el líquido de proceso pueden proceder de la misma fuente.
La columna de disolución 102 también comprende purga 120 de gas residual en su parte superior que permite la liberación del gas residual para mantener la presión de la columna de disolución en un nivel deseado. El gas residual contiene O<2>, O<3>sin disolver y gas de CO<2>sin disolver.
El valor del pH del líquido de alimentación a la columna de disolución 102 se puede ajustar inyectando gas de CO<2>o ácido mineral, tal como HCl,H2SO4, HNO<3>u otro agente de acidificación para el correspondiente ajuste del pH a un valor de pH ácido. Con el fin de producir agua fuerte de ozono, el valor del pH del agua en la columna de disolución 102 se mantiene preferentemente por debajo de 7 añadiendo gas de CO<2>(o ácido mineral u otro ácido) al líquido de alimentación. Esto se hace instalando el inyector 108 de gas de CO<2>(u otro inyector químico acidificante tal como HCl, H<2>SO<4>o HNO<3>, u otro ácido mineral) entre la bomba 106 y la entrada 104 de líquido de alimentación para producir el líquido de alimentación presurizado que tenga un valor de pH ácido, tal como se ha descrito con anterioridad. La cantidad de producto químico acidificante inyectada en el inyector 108 y el caudal de líquido de alimentación se pueden monitorizar y ajustar de forma continua mediante la instrumentación adecuada. Para producir una transferencia másica máxima de ozono, el valor del pH del agua en la columna de disolución 102 se mantiene preferentemente en un intervalo de 2 a un poco menos de 7. Por ejemplo, el valor del pH del agua en la columna de disolución 102 se mantiene preferentemente en un intervalo de 2 a 6,95. Más preferentemente, el valor del pH del agua en la columna de disolución 102 se mantiene entre aproximadamente 3 y 6. Incluso más preferentemente, el valor del pH del agua en la columna de disolución 102 se mantiene en aproximadamente 5. Incluso más preferentemente, el valor de pH del agua en la columna de disolución 102 se mantiene en aproximadamente 4. El experto en la materia reconoce que el valor de pH se puede ajustar controlando el flujo neto de gas de CO<2>, o el flujo neto de otros productos químicos acidificantes, hacia el líquido de alimentación presurizado a través del inyector 108.
Las bobinas de enfriamiento (no mostradas) incorporadas en la columna de disolución 102 se pueden ajustar para mantener la temperatura del agua en la columna de disolución 102 en un nivel constante deseado para producir el agua fuerte de ozono. Preferentemente, la temperatura de la columna de disolución 102 varía de 10 °C a 30 °C. Más preferentemente, la temperatura de la columna de disolución varía entre 15 °C y 25 °C. Incluso más preferentemente, la temperatura de la columna de disolución se mantiene a temperatura ambiente, tal como aproximadamente 20 °C para lograr una operación específica con costes operativos optimizados.
En el curso inicial de operación, la columna de disolución 102 se llena primero con agua que tiene un pH ácido hasta un nivel de líquido deseado y a continuación se presuriza. El presente proceso se puede monitorizar y ajustar de forma continua con ayuda de sensores de presión. En función de los requisitos reales, la columna de disolución 102 se puede llenar con volúmenes variables de agua. La relación de volumen de agua con respecto a volumen de gas en el espacio de cabecera 112 variar entre 1,7:1 y 12:1. Una vez que el agua introducida en la columna de disolución 102 alcanza el nivel de líquido deseado y los niveles de temperatura y pH del agua en la columna de disolución se ajustan adecuadamente, la columna de disolución 102 se presuriza entonces mediante la inyección de gas de oxígeno en la columna de disolución a través de una entrada de inyección de gas de oxígeno (no mostrada). La presurización se puede lograr inyectando gas de oxígeno directamente en el espacio de cabecera de la columna de disolución o mediante una inyección con boquilla tipo venturi en la corriente de agua recirculada. Ambos métodos de presurización producen resultados idénticos. Preferentemente, la presión del espacio 112 de cabecera de gas de la columna de disolución 102 se mantiene en un intervalo de aproximadamente 2 a 7 barg (de 2 a 7105 Pa). Más preferentemente, la presión del espacio 112 de cabecera de gas de la columna de disolución se mantiene en un intervalo de aproximadamente 3 a 6 barg (de 3 a 6105 Pa). Incluso más preferentemente, la presión del espacio 112 de cabecera de gas de la columna de disolución se mantiene a aproximadamente 5 barg (5105 Pa). En consecuencia, durante una operación continua del sistema divulgado, la presión del agua que se alimenta a la columna de disolución 102 bombeada por la bomba 106 puede ser ligeramente mayor que la presión del agua en la columna de disolución 102 para alimentar el agua a la columna de disolución. Durante la operación continua del sistema de transferencia másica divulgado, la presión del espacio 112 de cabecera de gas de la columna de disolución también se mantiene en un intervalo de aproximadamente 2 a 7 barg (de 2 a 7105 Pa). Más preferentemente, la presión del espacio 112 de cabecera de gas de la columna de disolución se mantiene en un intervalo de aproximadamente 3 a 6 barg (de 3 a 61 05 Pa). Incluso más preferentemente, la presión del espacio 112 de cabecera de gas de la columna de disolución se mantiene a aproximadamente 5 barg (5105 Pa).
Con el fin de producir constantemente agua fuerte de ozono, el sistema de transferencia másica divulgado funciona en modo continuo para producir de forma continua agua fuerte de ozono. Una vez que el agua de la columna de disolución 102 está presurizada, se puede iniciar un modo de operación continua procediendo con las siguientes operaciones de forma simultánea:
i) introducir el líquido de alimentación en la bomba 106 para formar un líquido de alimentación presurizado;
ii) introducir CO<2>en el inyector 108 de gas de CO<2>(u otros productos químicos de acidificación) para ajustar el valor de pH del líquido de alimentación presurizado a un nivel deseado, es decir, por debajo de 7;
iii) introducir oxígeno en el generador de ozono 124 para generar gas de ozono;
iv) abrir la salida 122 de fluido de agua fuerte de ozono para descargar el agua fuerte de ozono a una unidad de mezcla externa; y
v) abrir la purga 120 de gas residual para mantener la presión interna de la columna de disolución 102 en un intervalo de presión predeterminado mediante la liberación controlada de una corriente de gas residual desde la columna de disolución.
Las operaciones anteriores se pueden llevar a cabo de forma simultánea y/o en diversas secuencias. En operación continua, el caudal de agua fuerte de ozono que sale de la columna de disolución 102 desde la salida de fluido 122 se ajusta para que sea aproximadamente el mismo que el del líquido de alimentación que fluye hacia la columna de disolución a través de la entrada 106 de líquido de alimentación, manteniendo así, dentro de un intervalo definido, la presión constante y el volumen constante del líquido en la columna de disolución 102 en condiciones de flujo constante. De este modo, la operación del sistema 100a genera una corriente líquida continua de agua fuerte de ozono.
El experto en la materia reconoce que el sistema de transferencia másica divulgado también se puede aplicar para producir un líquido disuelto en ozono disolviendo ozono en el líquido de alimentación presurizado ácido. En un ejemplo, el líquido disuelto en ozono producido puede ser agua fuerte de ozono.
El experto en la materia también reconoce que el sistema de transferencia másica divulgado también se puede aplicar para producir un oxidante líquido para procesos de oxidación líquida disolviendo un gas oxidante en el líquido de alimentación presurizado ácido. El gas oxidante puede ser un gas que contiene oxígeno, tal como ozono, oxígeno, NO<2>, N<2>O o similares.
Puede ser necesaria una monitorización continua de las concentraciones de gas de alimentación de ozono y gas residual asociado a la columna de disolución 102, las cuales se controlan usando analizadores de gas-ozono separados. Además, también se incorpora la instrumentación adecuada para registrar la temperatura, el pH del agua en la columna de disolución, la presión en el espacio libre de la columna de disolución, el caudal volumétrico de oxígeno alimentado al generador de ozono y los niveles de ozono disuelto en la columna de disolución, etc. La presión del espacio de cabecera en la columna de disolución se puede ajustar a los valores deseados mediante el ajuste adecuado de una válvula de aguja en la línea de gas residual de la columna de disolución (no se muestra).
Uno de los principales desafíos en los procesos de contacto gas-líquido que tienen como objetivo una elevada absorción de gas en la fase líquida es el diseño de difusores que puedan generar un diámetro óptimo de burbuja de gas, así como una distribución deseada de tiempo de residencia de la fase gaseosa dentro del volumen de líquido. Un diseño de difusor basado en la optimización de los parámetros anteriores junto con un análisis económico de los costes operativos relacionados resulta esencial para extraer un rendimiento optimizado para cualquier escenario concreto de condiciones de operación. Se sabe que la fuerza de cizalladura descompone el ozono disuelto en el agua provocando una reducción en los valores observados para ozono disuelto. Los sistemas de transferencia másica divulgados utilizan un difusor de anillo-S y un difusor de anillo-Gap para reducir la fuerza de cizalladura limitando así la descomposición de ozono disuelto. En comparación con el anillo-S y el anillo-GAP, el anillo GAP produce mejores resultados.
Además, se puede lograr una transferencia másica gas-líquido haciendo burbujear gas a través de la fase líquida bruta o, a la inversa, dispersando el líquido en forma de microburbujas o gotas finas en la fase gaseosa bruta, requiriendo ambas un diseño de difusor óptimo capaz de lograr las características de dispersión deseadas de la fase gaseosa o líquida. Los tipos de difusor utilizados en la presente memoria incluyen, pero sin limitación, difusores basados en volumen de líquido bruto, que incluyen un difusor de anillo-S 10 y un difusor de anillo-Gap 20 mostrados en la Figura 3a y Figura 3b, respectivamente. El difusor de anillo-S 10 o el difusor de anillo-Gap 20 se pueden instalar en la parte inferior de la columna de disolución 102 manteniendo suficiente holgura desde la parte inferior para evitar que el gas quede atrapado en el bucle de recirculación de fluido. El experto en la materia reconoce que en este caso se pueden usar cualesquiera tipos de difusor de fluido capaces de generar las características de dispersión deseadas de fase gaseosa o líquida.
La Figura 3a es un diagrama de bloques de un difusor de anillo-S usado en el sistema de disolución de gas divulgado. El diagrama superior es una vista desde arriba del difusor de anillo-S 10 y el diagrama inferior es una vista en sección transversal del difusor de anillo-S 10 a lo largo de una línea A-A'. La línea B-B' muestra el eje del difusor de anillo-S. Como se muestra, el difusor de anillo-S 10 incluye un conducto 12 superior en forma-S que tiene una boquilla 14 en cada extremo en direcciones opuestas para inyectar la mezcla de gas/agua en el líquido de la columna de disolución. El difusor de anillo-S 10 también tiene una base 18 para fijar el difusor de anillo-S en la parte inferior de la columna de disolución mediante orificios roscados 18A. La holgura entre el conducto superior en forma-S y la parte inferior se forma separando el conducto 16, que tiene un extremo conectado de manera fluida al centro inferior del conducto 12 superior en forma-S y el otro extremo conectado de forma fluida a la entrada 118 de alimentación de fluido formada en la parte inferior de la columna de disolución.
La Figura 3b es un diagrama de bloques de un difusor de anillo-S usado en el sistema de disolución de gas divulgado. Como se muestra, el difusor 20 de anillos huecos incluye una placa 22A superior redonda que tiene un cono 22C en el centro y una placa inferior redonda 22B que tiene un orificio pasante en el centro. Las dos placas 22A y 22B están separadas con diversos postes 24 (solo se muestra uno) colocados entre ellas. El cono 22C se inserta parcialmente en el orificio pasante de la placa 22B inferior redonda formando un anillo-Gap. Los postes 24 pueden ser diversos tornillos que pasan a través de las dos placas y hacen que el espacio sea ajustable. Los postes 24 pueden tener diversas arandelas entre dos placas 22A y 22B en las que se pueden quitar o añadir una o más arandelas para ajustar la separación entre huecos. La holgura entre el difusor de anillo-Gap 20 y la cubierta inferior de la columna de disolución está formada por el conducto 26 que tiene un extremo conectado de manera fluida al centro inferior de la placa inferior 22B y el otro extremo conectado de forma fluida a la entrada 118 de alimentación de fluido en la parte inferior de la columna de disolución. El difusor 20 con anillos huecos está fijado a la cubierta inferior con una placa base 28 con orificios de rosca 28A.
La Figura 3c muestra un dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico a modo de ejemplo como difusor. El diagrama superior es una vista desde arriba del dispositivo de alimentación 30 de fluido de conducto y el diagrama inferior es una vista en sección transversal del dispositivo de alimentación 30a de fluido de conducto lo largo de la línea A-A' . La línea B-B' muestra el eje de dispositivo de alimentación de fluido del conducto. Como se muestra, el dispositivo de alimentación 30 de fluido de conducto incluye un conducto 32. El extremo superior del conducto 32 es una abertura 34 para inyectar la mezcla de gas/agua en el líquido de la columna de disolución. El extremo inferior del conducto 32 está fijado y conectado de manera fluida a una entrada de alimentación de fluido formada en la cubierta inferior de la columna de disolución. La base 36 fija el conducto de alimentación de fluido en la parte inferior de la columna de disolución a través de los orificios roscados 38.
El difusor de anillo-S 10 o difusor de anillo-Gap 20 pueden dispersar el gas de ozono alimentado en forma de burbujas, que posteriormente ascienden gradualmente hasta el espacio de cabecera con una direccionalidad característica asociada al movimiento ascendente de las burbujas que mantiene el tiempo de residencia deseado. Es posible que el diámetro de las burbujas de gas de ozono que salen del difusor de anillo-S no se pueda ajustar. En cambio, el diámetro de las burbujas de gas de ozono que salen del difusor de anillo-Gap se puede regular variando el espacio entre huecos. Cada uno de los tipos de difusor 10 y 20 tiene sus patrones únicos de flujo de gas. Por ejemplo, el espacio entre huecos del difusor de anillo-Gap 20 puede variar entre 2 mm, 4 mm y 6 mm ajustando el número de arandelas que constituyen el espaciado del hueco. De hecho, se puede apreciar en los ejemplos siguientes que el difusor de anilloGap 20 con una separación de 4 mm funciona mejor que el difusor de anillo-S 10 en términos de los valores de concentración de ozono disuelto (dO3) obtenidos después de un período definido de ozonización, así como también de la fracción de ozono del gas de alimentación que se disuelve en la fase líquida.
La Figura 2b es un diagrama de bloques para la operación por lotes del sistema representado en la Figura 2a. En la Figura 2b, los mismos números de referencia que los de la Figura 2a indican las mismas partes o partes correspondientes, que no se describen con más detalle. En la operación por lotes, la columna de disolución se llena inicialmente con agua, se ajusta el pH a 5, la presión en el espacio libre se aumenta a 5 barg (5105 Pa), seguido de inyección continua de la mezcla gaseosa de ozono y oxígeno en la columna de disolución utilizando la boquilla 126 tipo venturi en el bucle 103 de recirculación de fluido. De hecho, el nivel de ozono disuelto o la concentración de ozono disuelto en la columna de disolución 102 se acumula durante el tiempo de ozonización y, después de un determinado período de tiempo, la concentración de ozono disuelto alcanza un estado estacionario caracterizado por un aumento despreciable de la concentración de ozono disuelto con la inyección adicional de la mezcla gaseosa de ozono y oxígeno. En estado estacionario, una ozonización adicional de agua no produce ningún aumento en el nivel de ozono disuelto, pero se aprecia una ligera disminución debida a la descomposición de ozono disuelto en oxígeno. Se puede apreciar en la Figura 4 el perfil de evolución de la concentración de ozono disuelto en agua a lo largo del tiempo (es decir, el tiempo de residencia), producido con el sistema mostrado en la Figura 2b a 3 barg (3105 Pa), operado en modo por lotes, en el que la línea discontinua indica el valor teórico de concentración de saturación de ozono disuelto para las condiciones de operación especificadas. El perfil de evolución incluye dos regímenes distintos que tienen una fase de arranque y una fase de estado estacionario. También se investigó una fase de descomposición adicional durante la cual no hubo inyección de ozono nuevo en el líquido. El objetivo de investigar la desintegración adicional es evaluar la descomposición de ozono disuelto en oxígeno durante el proceso de ozonización.
Como se ilustra en la Figura 4, se ilustra un perfil típico de concentración de ozono disuelto obtenido a una presión de 3 barg (3105 Pa), temperatura de 20 °C y pH de 5 durante una ozonización experimental por lotes de agua de grifo con una columna de disolución de ozono de etapa individual que se muestra en la Figura 2b. La figura representa tres regímenes distintos a lo largo del tiempo: i) la fase de arranque que representa la concentración de dO<3>acumulada desde t = 0 hasta el momento en que el sistema alcanza el estado estacionario; ii) la fase de estado estacionario que caracteriza el comportamiento del sistema una vez que alcanza el estado estacionario; y iii) la fase de desintegración que explora la descomposición de ozono disuelto en oxígeno sin inyectar ozono nuevo en el líquido durante el funcionamiento en modo por lotes. La duración total del presente experimento llevado a cabo a presión de 3 barg (3105 Pa), temperatura 20 °C, pH 5, fue de aproximadamente 3 horas. Alternativamente, dicho perfil de concentración de ozono disuelto también se puede obtener a una presión de 5 barg (5105 Pa), temperatura de 20 °C, pH 5. La concentración del ozono disuelto a 5 barg (5105 Pa) es mayor que la concentración del ozono disuelto a 3 barg (3105 Pa) como se describe a continuación en los ejemplos siguientes.
Más específicamente, una vez que los parámetros de sistema, tales como volumen de agua y valor del pH de agua, temperatura, presión de columna de disolución, etc., se ajustan a los niveles deseados, se introduce un flujo constante de gas de ozono en la columna de disolución hasta que la columna de disolución alcanza el estado estacionario. Este régimen de tiempo se denomina "fase arranque" en la Figura 4, y se caracteriza por una reducción gradual de la velocidad a la que la concentración de ozono disuelto aumenta en la fase líquida. La tasa de aumento de dO3 es máxima al inicio de la ozonización (en t = 0), se reduce gradualmente con una mayor ozonización y, finalmente, se aproxima a cero cuando el sistema alcanza el estado estacionario. Esto se conoce como la pendiente de la curva con las unidades de g dO3 /min. El tiempo en el que esta pendiente cae por debajo de los 0,10 g dO<3>/min se define como el inicio de la "fase de estado estacionario". En la fase de estado estacionario, se logra una concentración relativamente inalterada de ozono disuelto (es decir, concentración de estado estacionario) que es poco menor que la concentración de saturación del ozono disuelto (o concentración de equilibrio) o próxima a la concentración de saturación del ozono disuelto, como se muestra en la Figura 4. La concentración de ozono disuelto en estado estacionario puede ser la concentración máxima en el sistema en un conjunto específico de condiciones de operación, como se muestra en la Figura 2b. Se permite que el funcionamiento del sistema continúe de forma adicional en régimen de estado estacionario durante aproximadamente 60 minutos, después de lo cual se termina el gas de alimentación de ozono al sistema. La operación por lotes pasa entonces a la "fase de descomposición". El objetivo de la fase de descomposición es analizar una constante de descomposición del sistema, que hace referencia a la velocidad de descomposición de ozono disuelto en oxígeno para la configuración del sistema concreta. Para imitar un modo de funcionamiento continuo real, el experimento de la fase de descomposición requiere condiciones de presión y temperatura comparables en magnitud a las de la fase de arranque, y se logró obstruyendo el flujo de gas de salida procedente de la columna de disolución y utilizando bobinas de control de temperatura.
Las operaciones en modo por lotes muestran que la disolución de ozono favorece una condición de bajo pH, baja temperatura y alta presión. A una presión = 3 barg (3105 Pa), pH = 5 y temperatura = 20 °C, se puede lograr una concentración de ozono disuelto de aproximadamente 250 mg/l como se muestra en la Figura 4. A una presión = 5 barg (5105 Pa), pH = 5 y temperatura = 20 °C, se puede alcanzar una concentración de ozono disuelto de aproximadamente 300 mg/l como se ve a continuación en los ejemplos siguientes (por ejemplo, la Figura 10). De este modo, las condiciones operativas optimizadas para generar agua fuerte de ozono pueden ser las siguientes: la presión es de aproximadamente 5 barg (5105 Pa), el pH es de aproximadamente 5, la temperatura es de aproximadamente 20 °C, con un difusor de anillo-Gap de 4 mm.
Cuando el sistema opera para generar el agua fuerte de ozono de forma continua, es necesario elegir el tiempo de residencia del agua de alimentación en la columna de disolución, que puede hacer referencia a un punto operativo, según los perfiles de concentración de ozono que se muestran en el modo de operación por lotes (por ejemplo, la Figura 4, Figura 10 o la Figura 11). a fin de operar el sistema en la fase de arranque o en la fase de estado estacionario. La ventaja de dicha selección de puntos operativos es que la velocidad de transferencia másica de ozono de la fase gaseosa a la fase líquida es elevada en la fase de arranque. En comparación, en la fase de estado estacionario, la concentración de ozono disuelto es próxima a la concentración de saturación del ozono disuelto, y como resultado de ello, es posible que el ozono del gas de alimentación no se disuelva de forma adicional, lo que tiene como resultado un desperdicio de ozono como gas de alimentación. En particular, para un conjunto específico de condiciones de operación (es decir, temperatura, pH, presión, dosificación de ozono, tiempo de residencia, tipo de difusor, etc.), la concentración de ozono disuelto obtenida de la columna de disolución depende del punto de operación elegido dentro de la fase de arranque o fase de estado estacionario, que a su vez determina el tiempo de residencia del agua de alimentación en la columna de disolución. Cuanto mayor sea el tiempo de residencia del agua de alimentación en la columna de disolución, mayor será la concentración de ozono disuelto; no obstante, la eficiencia de uso de ozono gaseoso de alimentación o la velocidad de transferencia másica gas-a-líquido se podría rebajar para dicho escenario.
Por ejemplo, en la Figura 4, un caudal continuo de agua de alimentación de 10 litros por minuto, correspondiente a un tiempo de residencia de aproximadamente 23 minutos para un volumen de columna de disolución de 230 litros, produciría una concentración de aproximadamente 140 mg/l del ozono disuelto fuera de la columna de disolución en las condiciones de presión = 3 barg (3105 Pa), temperatura = 20 °C, pH = 5. Este punto operativo está asociado a una elevada eficiencia de transferencia másica de ozono y muy pocos residuos de ozono. En comparación, un caudal de agua de alimentación de 3 litros por minuto, correspondiente a un tiempo de residencia de aproximadamente 77 minutos para un volumen de columna de disolución de 230 litros, produciría una concentración de ozono disuelto de aproximadamente 230 mg/l a 3 barg (3105 Pa), temperatura 20 °C, pH 5. No obstante, este punto operativo está asociado a una menor eficiencia de utilización de ozono de alimentación o una menor eficiencia de transferencia másica debido a su proximidad al estado estacionario. Hasta este punto, los métodos y sistemas divulgados se pueden usar para aplicaciones específicas, tales como concentración específica de ozono disuelto y uso de ozono de gas de alimentación específico o eficiencia de transferencia másica. De este modo, el punto de operación de los sistemas divulgados se puede escoger en función de aplicaciones específicas, estando cada modo asociado a su concentración característica de ozono disuelto y su eficiencia de transferencia másica o uso de ozono como gas de alimentación. De este modo, la concentración de agua o líquido disuelto en ozono producida varía según los modos de operación que puedan resultar beneficiosos en diferentes aplicaciones. En este caso, el punto operativo hace referencia a la selección específica del tiempo de residencia durante el cual el sistema funciona dentro de la fase de arranque o la fase de estado estacionario.
En las operaciones de la vida real para la producción continua de agua fuerte de ozono, el sistema puede funcionar de manera que el modo de arranque que favorece una elevada velocidad de transferencia másica y el modo de estado estacionario que favorece una alta concentración de ozono disuelto puedan coexistir dentro del cuerpo de agua presurizada ácida en la columna de disolución. Esto sucede debido a un gradiente de concentración de ozono disuelto que se forma a lo largo de la altura del agua presurizada ácida contenida en la columna de disolución, en el que la concentración de ozono disuelto es aproximadamente cero en la parte superior del cuerpo de agua presurizada ácida contenida en la columna de disolución (por ejemplo, el punto de adición de agua de alimentación nueva) y la mayor concentración de ozono disuelto se observa en la parte inferior de la columna de disolución (por ejemplo, el punto de eliminación de agua fuerte de ozono). En este caso, el modo de arranque es una terminología usada en el modo de operación continua de los métodos y sistemas divulgados y hace referencia a las condiciones que existen dentro de un cuerpo de líquido presurizado ácido durante la fase de arranque tal como se describe en el modo de operación por lotes; el modo de estado estacionario es una terminología usada en el modo de operación continua de los métodos y sistemas divulgados y hace referencia a las condiciones que existen dentro de un cuerpo de líquido presurizado ácido durante la fase de estado estacionario tal como se describe en el modo de operación por lotes. Además, la operación continua de los sistemas divulgados tiene como resultado el mantenimiento simultáneo de condiciones en una parte superior de la columna de disolución que favorece una elevadaa eficiencia de transferencia másica de ozono al agua presurizada ácida y condiciones en una parte inferior de la columna de disolución que favorece una elevada concentración de ozono disuelto en el agua presurizada ácida en la que se forma un gradiente de concentración de ozono a lo largo de la altura del cuerpo de agua presurizada ácida. Es decir, la operación continua de los sistemas divulgados tiene como resultado que el modo de arranque que favorece una elevada eficiencia de transferencia másica de gas a líquido del ozono y el modo de estado estacionario que favorece una elevada concentración de ozono disuelto coexistan dentro del cuerpo de agua presurizada ácida, y el gradiente de concentración del ozono disuelto se forma a lo largo de la altura del cuerpo de agua presurizada ácida en la columna de disolución.
En las operaciones en modo por lotes, tal como se describe a continuación en los ejemplos que siguen, la concentración de ozono disuelto es uniforme en todo el cuerpo de agua presurizada ácida en la columna de disolución en cualquier instante de tiempo durante el proceso de ozonización. Por el contrario, en la operación en modo continuo, haciendo referencia a la Figura 15, se puede adquirir un gradiente de concentración del agua con ozono disuelto a lo largo de la altura del cuerpo de agua presurizada ácida en una columna de disolución. Más específicamente, el agua dulce presurizada ácida se introduce de forma continua en la columna de disolución desde una entrada en la parte superior de la columna de disolución a través del espacio de cabecera de la columna de disolución, formando un cuerpo de agua presurizada ácida en la columna de disolución. Al mismo tiempo, una mezcla de gas y líquido que contiene ozono producida por un bucle de recirculación de fluido (no mostrado) se difunde de forma continua en el cuerpo del agua presurizada ácida en la columna de disolución a través de un dispositivo difusor instalado en la parte inferior de la columna de disolución dentro de la columna de disolución, produciendo agua disuelta con ozono o agua fuerte de ozono en la columna de disolución. Además, al mismo tiempo, el agua fuerte de ozono producida en la columna de disolución se descarga desde una salida de la columna de disolución a una unidad de mezcla deseada (no mostrada). La adición continua del agua dulce presurizada ácida a la columna de disolución desde su parte superior y la eliminación continua de agua fuerte de ozono producida a partir de la parte inferior de la columna de disolución tienen como resultado el desarrollo de un gradiente de concentración de ozono disuelto a lo largo de la altura de la columna de disolución o la altura del cuerpo de agua presurizada ácida en la columna de disolución. En este caso, las condiciones presentes en el modo de arranque (es decir, elevada velocidad de transferencia másica de ozono y baja concentración de agua con ozono disuelto) se forman en la parte superior del cuerpo del agua presurizada ácida en la columna de disolución y las condiciones presentes en el modo de estado estacionario (es decir, elevada concentración de agua con ozono disuelto y baja velocidad de transferencia másica de ozono) se forman en la parte inferior del cuerpo del agua presurizada ácida en la columna de disolución. De este modo, el modo de arranque y el modo de estado estacionario coexisten en el cuerpo de agua presurizada ácida en la columna de disolución, lo que equivale a operar en el modo de operación por lotes en la fase de arranque para tener una elevada velocidad de transferencia másica de ozono, pero obtener agua fuerte de ozono que tiene una elevada concentración de ozono disuelto (por ejemplo, una concentración próxima a la saturación) en la fase de estado estacionario.
El gradiente de concentración de ozono disuelto en el cuerpo de agua presurizada ácida en la columna de disolución se puede medir tomando múltiples puntos de muestreo (por ejemplo, C<1>-C<6>en la Figura 15) a lo largo de la altura de la columna de disolución. La concentración de ozono disuelto en cada punto de muestreo se mide después de que el agua con ozono disuelto haya alcanzado un estado estacionario dentro de la columna de disolución. El gradiente de concentración del ozono disuelto a lo largo de la altura de la columna de disolución depende de diversos factores. incluyendo la velocidad de entrada del líquido de alimentación. En este caso, el gradiente de concentración de ozono disuelto a lo largo de la altura de la columna de disolución depende del caudal del agua presurizada ácida y de la relación altura/diámetro del cuerpo del agua presurizada ácida en la columna de disolución. La velocidad de entrada del líquido de alimentación se puede controlar mediante una sonda de nivel acoplada a un controlador PID. La velocidad de salida de agua fuerte de ozono producida se ajusta para que sea aproximadamente la misma que la velocidad de entrada del líquido de alimentación. El caudal de salida de agua fuerte de ozono producida se puede ajustar manualmente mediante una pluralidad de boquillas de inyección, cada una acoplada a una válvula de ajuste de flujo. Las boquillas de inyección se pueden incluir parcialmente en una unidad de mezcla deseada para hacer pasar el agua fuerte de ozono producida a la unidad de mezcla deseada, por ejemplo, la unidad de mezcla 2 mostrada en la Figura 1a, en la que el agua fuerte de ozono se mezcla con un líquido de proceso para producir una mezcla oxidante líquida homogénea y exenta de gas de agua fuerte de ozono y líquido de proceso para un proceso de oxidación líquida. La relación altura/diámetro del cuerpo de agua presurizada ácida en la columna de disolución puede ser mayor de 5:1, preferentemente de 5:1 a 20:1, más preferentemente de 5:1 a 10:1.
Se puede apreciar a partir de los ejemplos siguientes, dada la suficiente altura del cuerpo de agua presurizada ácida en la columna de disolución, en modo de operación continuo, con un caudal deseable de líquido de alimentación, la concentración de agua fuerte de ozono en la salida de la columna de disolución en operación continua puede alcanzar la concentración similar de agua fuerte de ozono en la operación por lotes. La caudal deseable de líquido de alimentación puede garantizar un tiempo de residencia deseable del agua presurizada ácida en la columna de disolución a través de la cual se burbujea el gas de ozono. En los métodos y sistemas divulgados, el tiempo de residencia deseable del agua presurizada ácida varía de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 150 minutos, preferentemente de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 120 minutos, más preferentemente, de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 100 minutos. Además, el tiempo de residencia de ozono en el agua presurizada ácida de la columna de disolución varía según la altura del cuerpo de agua presurizada ácida, la presión en el espacio de cabecera y la elección del difusor en la columna de disolución. Además, en el modo de operación continua, la velocidad de transferencia másica de ozono aumenta linealmente al aumentar la velocidad de entrada del líquido de alimentación en el estado estacionario. Por ejemplo, la tasa de transferencia másica de ozono puede alcanzar un 80 % con 5,7 gpm de líquido de alimentación según los ejemplos siguientes (por ejemplo, haciendo referencia a la Figura 14). Esto tiene como resultado una disolución mejorada de gas de ozono generado en el cuerpo de agua presurizada ácida en la columna de disolución.
Los sistemas divulgados para generación de agua fuerte de ozono también pueden incluir un sistema de disolución de ozono de dos etapas, como se ilustra en la Figura 5a. El sistema de agua fuerte de ozono 200a, que comprende una columna de disolución de pretratamiento 230 en comunicación fluida con la columna de disolución principal 202, mejora la eficiencia de utilización de gas de ozono. La columna 230 de disolución de pretratamiento permite la recuperación de gas de ozono no disuelto a partir de la columna de disolución principal. El sistema 200a incluye además líneas de líquido indicadas como líneas continuas, líneas de gas indicadas como líneas discontinuas, línea de mezcla de gas-líquido indicada como una línea punteada discontinua y burbujas de gas indicadas como puntos elípticos. La principal diferencia entre el sistema 100a y el sistema 200a hace referencia a la columna 230 de disolución de pretratamiento añadida al sistema 200a, en la que el ozono presente en el gas residual purgado de la columna 202 de disolución principalse inyecta a la columna 230 de disolución de pretratamiento y se disuelve en la misma. El ozono que se disuelve en el agua presente en la columna 230 de disolución de pretratamiento forma agua ozonizada pretratada que posteriormente se puede introducir en la columna 202 de disolución principal como líquido de alimentación para la columna de disolución principal con el fin de producir además un agua ozonizada altamente concentrada, es decir, agua fuerte de ozono. De esta manera, la generación de agua fuerte de ozono en el sistema 200a implica un proceso de disolución de ozono de dos etapas. En la primera etapa de disolución de ozono, el gas de ozono generado por el generador de ozono 222 se introduce en la columna 202 de disolución principal para producir agua fuerte de ozono y el gas residual del espacio de cabecera 206 que contiene ozono no disuelto, como se describe en la Figura 2a. En la segunda etapa de disolución de ozono, la corriente de gas residual que contiene ozono no disuelto de la columna de disolución principal 202 es utilizada por la columna 230 de disolución de pretratamiento para producir agua ozonizada pretratada, que tiene una concentración de ozono disuelto más baja que el agua fuerte de ozono producida por la columna de disolución principal y se puede usar como líquido de alimentación que se bombea a la columna de disolución principal. En esta etapa, se captura y utiliza cualquier ozono residual o no disuelto de la corriente de gas residual de la columna de disolución principal y el gas residual de la columna 230 de disolución de pretratamiento solo puede contener oxígeno. El gas residual de oxígeno desprovisto de ozono de la columna 230 de disolución de pretratamiento se puede usar en un proceso por separado, por ejemplo, un proceso de tratamiento de agua residual secundario que usa oxígeno gaseoso. Dicho proceso de disolución de ozono en dos etapas se caracteriza por una contracorriente de la corriente de gas residual de la columna 202 de disolución principal con respecto a la de agua en la columna 230 de disolución de pretratamiento.
Más específicamente, la columna 202 de disolución principal y la columna 230 de disolución de pretratamiento son del mismo tipo de tanques o reactores que el usado en el sistema 100a o sistema 100b. La columna 202 de disolución principal es básicamente la misma que la columna de disolución 102 ilustrada en las Figuras 2a y 2b. La columna 202 de disolución principal contiene un cuerpo de líquido 204 que está presurizado y mantenido en un valor de pH menor que 7 y un espacio 206 de cabecera de gas que contiene gas de ozono no disuelto que forma una corriente de gas residual. El dispositivo difusor 208 está instalado en la columna 202 de disolución principal para inyectar gas de alimentación de ozono. En este caso, el dispositivo difusor 208 puede ser un difusor de anillo-Scomo se muestra en la Figura 3a o un difusor de anillo-Gap como se muestra en la Figura 3b. El dispositivo difusor 208 se puede instalar en el centro interior de la parte inferior de la columna de disolución conectado de forma fluida a la entrada 212 de alimentación de fluido formada en la parte inferior de la columna de disolución principal. La purga 214 de gas residual se forma en la parte superior de la columna de disolución principal para liberar la corriente de gas residual en el espacio de cabecera de gas a la columna 230 de disolución de pretratamiento. La salida 216 de agua fuerte de ozono se forma en la parte inferior de la columna 202 de disolución principal para hacer pasar el agua fuerte de ozono a una unidad de mezcla (no mostrada) para mezclar el agua fuerte de ozono en cuerpo de un líquido de proceso para producir un líquido oxidado mediante un proceso de oxidación líquida en la misma. En la presente memoria, el líquido de proceso es normalmente agua compuesta, tal como agua dulce, agua de grifo, agua de proceso, agua efluente, aguas residuales municipales e industriales, aguas residuales ya tratadas mediante el proceso de tratamiento secundario, soluciones acuosas, disolventes orgánicos, etc., que contiene componentes que deberían oxidarse. La salida 210 de líquido de recirculación está formada en la cubierta inferior de la columna 202 de disolución principal para suministrar una pequeña parte de agua presurizada desde la columna de disolución principal a un bucle 203 de recirculación de fluido que se describe a continuación. La entrada 218 de líquido de alimentación se forma en la parte superior de la columna de disolución principal para inyectar el líquido de alimentación en la columna 202 de disolución principal. En este caso, el líquido de alimentación es agua ozonizada pretratada producida en la columna 230 de disolución de pre tratamiento.
No es necesario instalar ningún dispositivo difusor en la columna 230 de disolución de pretratamiento . En cambio, la entrada de gas 232 se forma en la parte inferior de la columna 230 de disolución de pretratamiento para inyectar el gas residual de la columna de disolución principal en la columna de disolución de pretratamiento. La entrada de gas 232 puede ser un difusor cerámico de burbujas finas de cualquier forma, tal como forma cilíndrica, forma de disco o similar. La columna 230 de disolución de pretratamiento también contiene un cuerpo de líquido 234 que está presurizado y mantenido a un valor de pH menor que 7 y un espacio de cabecera 236 que contiene un gas residual de pretratamiento que contiene poco (por ejemplo, aproximadamente un 0,5 % de ozono) o nada de ozono sin disolver. La entrada de gas 232 se puede formar en el centro inferior de la columna de disolución de pretratamiento. La entrada de gas 232 se puede formar en cualquier otro lugar de la parte inferior de la columna de disolución de pretratamiento siempre que el gas residual de la columna de disolución 202 se pueda inyectar de manera eficiente en la columna de disolución de pretratamiento. La salida 238 de agua ozonizada pretratada se forma en la parte inferior de la columna 230 de disolución de pretratamiento para alimentar el agua ozonizada pretratada producida en la columna de disolución de pretratamiento a la columna 202 de disolución principal para su posterior disolución mediante la acción de la bomba 220.
La entrada de líquido de alimentación 240 está formada en la parte superior de la columna 230 de disolución de pretratamiento para inyectar líquido de alimentación en la columna de disolución de pretratamiento mediante la acción de la bomba 244. El líquido de alimentación de la presente memoria puede estar compuesto por agua, tal como agua dulce, agua de grifo, agua de proceso, agua efluente, agua residual municipale e industrial, agua residual ya tratada mediante proceso de tratamiento secundario o similares. El líquido de alimentación también puede estar compuesto por disoluciones acuosas, disolventes orgánicos o similares. Alternativamente, el líquido de alimentación puede ser un líquido de alimentación ácido, tal como agua residual industrial ácida de la fabricación de fosfatos, minería, acerías o similares. Además, en algunos casos, el líquido de alimentación y el líquido de proceso pueden proceder de la misma fuente. El líquido de alimentación se presuriza mediante la bomba 244 y, a continuación, el líquido de alimentación presurizado se envía a un inyector de gas de CO<2>242, en le que CO<2>se disuelve en el líquido de alimentación presurizado o agua presurizada formando un agua de pH ácido junto con una elevada presión y, por tanto, aumenta la concentración de ozono disuelto en agua y se evita la formación de radicales libres. En este caso, los expertos en la materia reconocen que el gas de CO<2>se puede sustituir por un ácido mineral adecuado, tal como HCl, H<2>SO<4>, HNO<3>, que se inyecta en el líquido de alimentación para formar el agua de pH ácido. Sin embargo, el gas de CO<2>es el producto químico de acidificación preferido. El inyector de gas de CO<2>242 puede ser un inyector de gas normal o una boquilla venturi de gas-líquido que aspira gas de CO<2>al interior de la corriente de líquido de alimentación presurizada. Con el fin de producir aquí agua fuerte de ozono, el valor del pH de agua en la columna 230 de disolución de pretratamiento y la columna 202 de disolución principal se mantiene preferentemente por debajo de 7 mediante la adición de gas de CO<2>al líquido de alimentación. La cantidad de CO<2>inyectado en el inyector de gas de CO<2>y el caudal del líquido de alimentación se pueden controlar y ajustar de forma continua mediante la instrumentación apropiada. En una realización, el valor de pH del agua en la columna 230 de disolución de pretratamiento se mantiene igual que el de la columna 202 de disolución principal. En este caso, preferentemente, el valor del pH del agua en ambas columnas de disolución se mantiene en un intervalo de 2 a un poco menos de 7. Por ejemplo, el valor del pH del agua en ambas columnas de disolución se mantiene en un intervalo de 2 a 6,95. Más preferentemente, el valor del pH del agua en las dos columnas de disolución se mantiene en un intervalo de 3 a 6. Incluso más preferentemente, el valor del pH del agua en la columna de disolución se mantiene en aproximadamente 4 a 5. Incluso más preferentemente, el valor del pH del agua en la columna de disolución se mantiene en aproximadamente 5. Incluso más preferentemente, el valor del pH del agua en la columna de disolución se mantiene en aproximadamente 4. Estos intervalos de pH permiten producir una concentración máxima de ozono disuelto en agua.
La purga 246 de gas residual se forma en la cubierta superior de la columna 230 e disolución de pretratamiento para liberar el gas residual de pretratamiento que contiene principalmente oxígeno y poco (por ejemplo, aproximadamente un 0,5 % de ozono) o nada de ozono de la columna de disolución de pretratamiento porque casi todo el ozono se puede disolver en agua en esta etapa. Al expulsar el gas residual del pretratamiento desde el espacio superior de gas 236, la presión del espacio superior de gas se mantiene a un nivel deseable. Dado que la corriente de gas residual de pretratamiento liberada a partir de la columna de disolución de pretratamiento contiene principalmente oxígeno, la corriente de gas residual de pretratamiento se puede enviar a un proceso de tratamiento de agua residual secundario para utilizar de manera eficiente oxígeno gaseoso. Preferentemente, la presión 236 del espacio de cabecera de gas en la columna 230 de disolución de pretratamiento se mantiene por debajo de la presión del espacio 206 de espacio de cabecera de gas en la columna 202 de disolución principal para inyectar el gas residual desde la columna 202 de disolución principal a la columna 230 de disolución de pretratamiento. El agua ozonizada pretratada producida en la columna 230 de disolución de pretratamiento tiene una concentración de ozono disuelto menor que la de agua fuerte de ozono producida en la columna 202 de disolución principal . Esto se debe a que la concentración de ozono en la corriente de gas de alimentación a la columna 230 de disolución de pretratamiento es significativamente menor que la concentración de ozono en el gas de alimentación a la columna 202 de disolución principal. El bucle 203 de recirculación de fluido incluye el generador de ozono 222, el inyector venturi de gas de O<3>224, la bomba de recirculación 226, la entrada 212 de alimentación de fluido, la salida 210 de líquido de recirculación y el dispositivo difusor 208 asociado a la columna 202 de disolución principal. Los componentes y el funcionamiento del bucle de recirculación de fluido son los mismos que los del circuito 103 de recirculación de fluido ilustrado en las Figuras 2a y 2b.
Cuando el sistema 200a está en operación, la columna 230 de disolución de pretratamiento y la columna 202 de disolución principal se llenan primero con líquido de alimentación o agua mediante la acción de las bombas 244 y 220 a través de la entrada 240 y 218 de líquido de alimentación, respectivamente, hasta los niveles deseados que se pueden monitorizar y ajustar de forma continua con la ayuda de medidores de nivel basados en la presión hidrostática. Simultáneamente, el gas de CO<2>se introduce en el inyector de gas de CO<2>242 para ajustar el pH del líquido de alimentación presurizado a uno por debajo de 7. En función de los requisitos reales, la columna 230 de disolución de pre-tratamiento y la columna 202 de disolución principal se pueden llenar con volúmenes variables de agua. Los espacios 236 y 206 de cabecera de gas se forman en la columna de disolución de pre-tratamiento y en la columna de disolución principal, respectivamente, después de llenar los niveles deseados de agua. La relación entre el volumen de líquido y el volumen de gas en las dos columnas de disolución puede oscilar entre 1,7:1 y 12:1.
Las bobinas de enfriamiento incorporadas en las dos columnas de disolución se pueden utilizar para ajustar y mantener la temperatura del agua en los niveles deseados después de llenar con agua las dos columnas de disolución. Preferentemente, la temperatura del agua en las dos columnas de disolución oscila entre 10 °C y 30 °C. Más preferentemente, la temperatura del agua en las dos columnas de disolución oscila entre 15 °C y 25 °C. Incluso más preferentemente, la temperatura del agua en las dos columnas de disolución es a temperatura ambiente, tal como aproximadamente 20 °C.
Una vez que los niveles de temperatura y pH del agua en las dos columnas de disolución se ajustan de manera apropiada, las dos columnas de disolución se presurizan respectivamente mediante inyección de gas de oxígeno en las dos columnas de disolución a través de una entrada de gas oxígeno (no mostrada) en cada columna de disolución. La presurización se puede lograr inyectando gas de oxígeno directamente en los espacios de cabecera de las dos columnas de disolución. Los niveles de presión se mantuvieron en el valor deseado durante la operación mediante un control de las velocidades de salida del gas a través de las purgas de gas residual en ambas columnas de disolución 204 y 234. En una realización, la presión en la columna 230 de disolución de pre-tratamiento es menor que la presión en la columna 202 de disolución principal. En este caso, la presión del espacio de cabecera 236 de la columna 230 de disolución de pretratamiento se mantiene preferentemente de forma aproximada de 1 a 5 barg (de 1 a 5105 Pa); más preferentemente, la presión del espacio de cabecera 236 de la columna 230 de disolución de pretratamiento se mantiene aproximadamente de 2 a 4 barg (de 2 a 4105 Pa) ; incluso más preferentemente, la presión del espacio de cabecera 236 de la columna d230 e disolución de pretratamiento se mantiene a aproximadamente 3 barg (3105 Pa). Por consiguiente, la presión del espacio de cabecera 206 de la columna 202 de disolución principal se mantiene preferentemente de forma aproximada de 2 a 7 barg (de 2 a 7105 Pa); más preferentemente, la presión del espacio de cabecera 206 de la columna 202 de disolución principal se mantiene aproximadamente de 3 a 6 barg (de 3 a 610 5 Pa); incluso más preferentemente, la presión del espacio de cabecera 206 de la columna 202 de disolución principal se mantiene a aproximadamente 5 barg (5105 Pa).
Una vez que el agua de las dos columnas de disolución se presuriza, se puede comenzar una operación continua con el transcurso de las siguientes operaciones de forma simultánea:
i) introducir el líquido de alimentación presurizado en la columna 230 de disolución de pretratamiento;
ii) introducir CO<2>en el inyector de gas de CO<2>242 para ajustar el valor del pH del líquido de alimentación;
iii) introducir oxígeno en el generador de ozono 222 para generar gas de ozono;
iv) abrir la salida 238 de agua con ozono disuelto para alimentar el agua ozonizada pretratada a la columna 202 de disolución principal;
iv) abrir la salida 216 de fluido de agua fuerte de ozono para descargar el agua fuerte de ozono a una unidad de mezcla externa; y
vi) abrir las purgas 214 y 246 de gas residual para liberar la corriente de gas residual y la corriente de gas residual de pretratamiento para mantener las presiones internas de la columna de disolución principal y la columna de disolución de pretratamiento con intervalos de presión predeterminados, respectivamente.
De este modo, el sistema 200a produce de forma continua el agua fuerte de ozono. Como la presión en la columna de disolución de pretratamiento es menor que la presión en la columna de disolución principal, la bomba 220 conectada de manera fluida a la salida 238 de agua con ozono disuelto en la columna de disolución de pretratamiento y la entrada de fluido 218 en la columna de disolución principal está instalada para bombear el agua ozonizada pretratada desde la columna 230 de disolución de pretratamiento a la columna 202 de disolución principal.
Se requiere una monitorización continua de las concentraciones de gas de alimentación y gas residual asociadas a la columna de disolución de pre-tratamiento y a la columna de disolución principal, las cuales se controlan mediante el uso de analizadores de ozono gaseoso independientes. Además, también se incorpora una instrumentación adecuada de control electrónico o control por ordenador para el registro de temperatura, valor de pH, presión y los niveles de ozono disuelto en las dos columnas de disolución, cada una de las cuales requiere una monitorización y un control periódicos para una operación óptima de las dos columnas de disolución.
Una vez que se inicia la generación de ozono en el generador de O<3>222 y se inicia el bucle de recirculación de fluido, con el oxígeno fluyendo a través del generador de ozono 222 a una caudal deseable, la concentración de ozono generado y los niveles de presión suministrados al bucle de recirculación de fluido se ajustan a las condiciones de operación deseadas. Durante el transcurso de la operación, las concentraciones de ozono disuelto en agua, el valor del pH del agua y las fluctuaciones de temperatura de la columna de disolución principal 202 y la columna 230 de disolución de pretratamiento se controlan y tabulan de forma contiua. De hecho, se puede observar a partir de los ejemplos siguientes, que la concentración de ozono disuelto en la columna 202 de disolución principal se acumula con el tiempo y, después de un determinado período de tiempo, la concentración de ozono disuelto alcanza un nivel estacionario caracterizado por un aumento despreciable de los niveles de ozono disuelto con la inyección de gas de ozono.
En este caso, para mantener una altura constante de agua en las dos columnas de disolución, el caudal de entrada de líquido de alimentación en la entrada 240 de líquido de alimentación se mantiene aproximadamente igual al caudal de salida de agua fuerte de ozono a través de la salida de líquido 216. Además, la presión del líquido de alimentación se debe mantener ligeramente por encima de la presión de la columna de disolución de pretratamiento para introducir sin problemas el líquido de alimentación en la columna de disolución de pretratamiento. De manera similar, en el bucle 203 de recirculación de fluido , la bomba 226 bombea el agua presurizada que sale de la salida 210 de líquido de recirculación a una presión mucho mayor que la presión de la columna 202 de disolución principal. Esto proporciona una disminución de presión para la operación del inyector venturi 224. El líquido que sale se alimenta de nuevo en la columna 204 de disolución principal a través de la entrada de líquido 212. Además, tal como se ha descrito anteriormente, dado que el espacio 206 de cabecera de gas tiene una presión mayor que el espacio 236 de cabecera de gas , la corriente de gas residual procedente de la purga 214 de gas residual se puede inyectar directamente en la entrada de gas 232. Al final, como se describe más adelante en los ejemplos siguientes, con el sistema de disolución del ozono de dos etapas, la eficiencia de transferencia másica del ozono disuelto puede alcanzar aproximadamente un 85 % (por ejemplo, haciendo referencia a la Figura 6b). Esto utiliza en gran medida el gas de ozono generado.
Los sistemas y métodos de disolución de gas divulgados incluyen múltiples modalidades de inyección de un agente de acidificación, tal como CO<2>o un ácido mineral, en el agua de alimentación para obtener agua de alimentación ácida. La Figura 5a representa una modalidad en la que el agente de acidificación se inyecta en el agua de alimentación presurizada en la columna de pretratamiento utilizando el inyector 242.Por ejemplo, con respecto a la inyección de CO<2>, la inyección del agente de acidificación de CO<2>tiene lugar después de la bomba 244. En la presente realización, la presión de la columna de disolución de pretratamiento 230 es menor que la presión de la columna 202 de disolución principal . Por ejemplo, la presión de la columna 230 de disolución previa al tratamiento puede ser de 3 barg (3105 Pa) y la presión de la columna 202 de disolución principal puede ser de 5 barg (5105 Pa). De este modo, el agua de alimentación presurizada, después de la inyección de CO<2>, se inyecta a la columna 230 de disolución de pretratamiento a 3 barg (3105 Pa). La ventaja de esta realización es que tanto la columna de pretratamiento (230) como la columna principal (202) tienen un cuerpo de agua presurizada ácida a un pH similar que maximiza la disolución del ozono en agua.
Otra modalidad para la inyección de CO<2>o ácido mineral en el sistema 200b se muestra en la Figura 5b. En la Figura 5b, los mismos números de referencia que los de la Figura 5a indican las mismas partes o partes correspondientes, que no se describen con más detalle. La diferencia entre la Figura 5b y la Figura 5a es que, en la Figura 5b, el difusor de gas 242 está conectado de manera fluida a la entrada de líquido 218 de la columna 202 de disolución principal. En esta modalidad, el inyector 242 se coloca entre la bomba 220 y la entrada 218 de líquido de alimentación, de modo que se inyecta CO<2>o ácido mineral en la columna principal 202 después de la bomba 220. En la presente realización, la presión de la columna 230 de disolución de pretratamiento es menor que la presión de la columna 202 de disolución principal . Por ejemplo, la presión de la columna 230 de disolución de pretratamiento puede ser de 3 barg (3105 Pa) y la presión de la columna 202 de disolución principal puede ser de 5 barg (5105 Pa). En este caso, cualquier CO<2>no disuelto que se mezcle con el gas de ozono en el espacio de cabecera 206 se inyecta de nuevo en la columna de pretratamiento 230. Las ventajas de la presente realización incluyen una reducción de pH, que se podría lograr en el sistema, ya que el agua de alimentación presurizada ácida se alimenta a la columna de disolución principal 202, que tiene una presión más alta que la presión de la columna de 230 disolución de pretratamiento. La inyección de CO<2>a una presión más alta conduce a una mayor disolución de CO<2>y a una mayor hidratación de CO<2>disuelto en ácido carbónico, lo que tiene como resultado un pH más bajo. Otra ventaja es la capacidad de reutilizar CO<2>no utilizado acumulado dentro del espacio de cabecera 206 que se inyecta en la columna 230 de disolución de pretratamiento .
Una tercera realización para la inyección de CO<2>o ácido mineral se muestra en la Figura 5c, en la que los mismos números de referencia que los de la Figura 5a indican partes iguales o correspondientes, que no se describen de forma adicional. La diferencia entre la Figura 5c y la Figura 5a es que, en la Figura 5c, el difusor de gas 242 está conectado de manera fluida a la parte inferior de la columna 202 de disolución principal a través de una entrada de líquido adicional (no mostrada) para difundir el gas de CO<2>en el cuerpo de agua presurizada en la columna 202 de disolución principal. De este modo, el sistema 200c implica la inyección directa del agente de acidificación en la parte inferior de la columna 202 de disolución principal utilizando el difusor de gas 242. El difusor de gas 242 puede ser cualquier tipo de difusor cerámico. La presente realización garantizaría una mejor disolución del gas de CO<2>además de la capacidad de reutilizar cualquier CO<2>no disuelto en el gas residual que se inyecta en la columna 230 de disolución de pretratamiento.
En las tres modalidades citadas anteriormente, el número 242 puede representar un inyector de gas/ácido mineral si la presión de CO<2>disponible es mayor que la presión del líquido correspondiente, un inyector venturi si la presión de CO<2>disponible es inferior a la presión del líquido correspondiente, o un difusor de gas si el CO<2>se difunde directamente en el líquido.
Se podría implementar una pluralidad de realizaciones para inyectar la mezcla gaseosa de oxígeno y ozono generada por el generador de ozono 222. Una de estas variaciones se muestra en la Figura 5d, que utiliza una operación de compresión de gas 248 que comprime la mezcla de gases de O<2>-O<3>hasta una presión ligeramente superior a la presión de la columna 202 de disolución principal, con una temperatura controlada del gas de O<2>-O<3>. En la Figura 5d, los mismos números de referencia que los de la Figura 5a indican las mismas partes o partes correspondientes, que no se describen con más detalle. La diferencia entre la Figura 5d y la Figura 5a es que, en la Figura 5d, un compresor de gas 248 está conectado de manera fluida al generador de ozono 222 y la mezcla gaseosa de oxígeno y ozono generada por el generador de ozono 222 pasa por el compresor de gas 248 antes de ser enviada al bucle 203 de recirculación de fluido. La mezcla gaseosa comprimida de oxígeno y ozono se inyecta a continuación en el circuito de líquido recirculado sin utilizar un inyector venturi. En este caso, el número 224 puede ser un inyector de gas o un difusor de gas cerámico. La ventaja de este enfoque es la capacidad de lograr ahorros en los costes operativos al reducir la presión de salida de la bomba requerida por la bomba 226, con el uso de un compresor de gas 248 para presurizar el gas de alimentación de O<2>-O<3>a la presión requerida.
El sistema de disolución de ozono de dos etapas divulgados puede ser equivalente a un sistema de disolución de ozono de etapa individual en el que la altura de la columna de disolución se amplía. El método de operación en modo continuo para el sistema 100a de disolución de ozono de etapa individual también se aplica al sistema 200a de disolución de ozono de dos etapas, donde el modo de arranque y el modo de estado estacionario pueden coexistir dentro de la columna de disolución principal y la columna de disolución de pretratamiento debido al gradiente de concentración a lo largo de la altura de cualquiera de las columnas. Al final, se pueden producir hasta aproximadamente 300 mg/l de agua con ozono disuelto exenta de gas o líquido exento de gas que contiene ozono disuelto o agua fuerte de ozono a través de la salida de agua fuerte de ozono de la columna 204 de disolución principal, lo que se puede apreciar en los ejemplos siguientes.
Volviendo a la Figura 1a, el agua fuerte de ozono producida que sale de la unidad 1 de transferencia másica (desde la salida 122 de agua fuerte de ozono en la Figura 2a o la salida 216 de agua fuerte de ozono en la Figura 5a) se envía a la unidad de mezcla 2 donde el agua fuerte de ozono se mezcla con el líquido de proceso para producir la mezcla oxidante líquida homogénea y exenta de gas de agua fuerte de ozono y el líquido de proceso en la misma para el proceso de oxidación líquida, con el fin de convertir el líquido de proceso en líquido oxidado en la unidad de reacción 3 usando la mezcla oxidante líquida homogénea y exenta de gas. Más específicamente, la salida 216 de agua fuerte de ozono se puede conectar de manera fluida a una pluralidad de boquillas de inyección en la unidad de mezcla 2. Cada una de las múltiples boquillas de inyección puede tener una válvula y se puede ajustar para controlar el caudal de agua fuerte de ozono descargada por la salida 216 de agua fuerte de ozono de la columna de disolución 202 para que coincida con el caudal del agua ozonizada de pretratamiento que se alimenta a la entrada de líquido 218 de la columna 202 de disolución principal. La bomba 220 se puede ajustar para que el caudal de agua ozonizada de pretratamiento procedente de la columna 230 de disolución de pretratamiento coincida con el caudal de agua de alimentación presurizada ácida alimentada a la entrada 240 de líquido de alimentación. De esta manera, mientras se produce de forma continua agua fuerte de ozono, los volúmenes de líquido en la columna de disolución de pretratamiento y la columna de disolución principal se mantienen constantes, respectivamente.
El experto en la materia reconoce que si la columna de disolución principal es suficientemente alta como para permitir un tiempo de residencia suficiente y una disolución suficiente del gas de ozono en agua, el gas de ozono se puede disolver completamente en agua y queda poco o nada de ozono en la corriente de gas residual. De esta manera, no se requiere una columna de disolución de pretratamiento.
El sistema de transferencia másica de ozono de dos etapas divulgado tiene las siguientes ventajas con respecto al sistema de transferencia másica de ozono de etapa individual divulgado. El sistema de transferencia másica de ozono de dos etapas es capaz de utilizar mejor el ozono generado con escas o nula pérdida de ozono en el gas residual. El ozono no disuelto del gas residual de la columna de disolución principal se alimenta en una columna de disolución de pretratamiento para producir un agua ozonizada pretratada con una determinada concentración de ozono disuelto. Por ejemplo, el siguiente ejemplo muestra que se obtuvieron aproximadamente 50 mg/l de ozono disuelto (véase, por ejemplo, la Figura 11). Al usar esta agua ozonizada pretratada como líquido de alimentación alimentado a la columna de disolución principal, se puede aumentar la concentración de agua fuerte de ozono. Por ejemplo, el siguiente ejemplo muestra que la concentración de agua fuerte de ozono se incrementó a aproximadamente 300 mg/l (véase, por ejemplo, la Figura 11). Por tanto, el proceso de disolución del ozono en dos etapas puede capturar cualquier ozono residual de la corriente de gas residual, aumentar la concentración de agua fuerte de ozono y llevar a cabo un uso exhaustivo del gas de ozono. A continuación, el oxígeno puro obtenido como corriente de gas residual de la columna de disolución de pretratamiento se podría usar en otros procesos, tales como un tratamiento secundario de aguas residuales. Además, la disolución más rápida del ozono en agua en el procedimiento de disolución en dos etapas permite un mayor rendimiento de agua fuerte de ozono, lo que se apreciar en los ejemplos siguientes, mejorando de este modo la viabilidad económica del sistema para aplicaciones de tratamiento de efluentes reales.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos no limitantes se proporcionan para ilustrar adicionalmente las realizaciones de la invención. No obstante, los ejemplos no pretenden ser exhaustivos y no pretenden limitar el alcance de las invenciones descritas en la presente memoria.
En los siguientes ejemplos, todos los ensayos se llevan a cabo con la columna de disolución llena hasta los mismos niveles de agua.
Ejemplo 1: Diseño de Difusor
Se instalaron los tipos de difusor utilizados en los sistemas de transferencia másica de gas divulgados, incluyendo los difusores de anillo-S y anillo-Gap y el dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico, en la cubierta inferior de la columna de disolución manteniendo una separación suficiente desde la cubierta inferior con el fin de evitar el atrapamiento de gas en el bucle de la bomba de recirculación. En este caso, el dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico es un conducto vertical recto que tiene aproximadamente la misma altura y el mismo diámetro de conducto que el del difusor de anillo-S o anillo-Gap y se instala en la cubierta inferior de la columna de disolución conectada de forma fluida a la entrada de alimentación de fluido. El dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico no tiene difusor.
Las operaciones de los difusores de anillos en S y anillos huecos implican dispersar el gas de alimentación de ozono en forma de burbujas de gas de tamaño milimétrico, que luego suben gradualmente hasta la parte superior con una direccionalidad característica asociada con el movimiento ascendente de las burbujas de gas. El diámetro de las burbujas de gas que salen de estos tipos de difusos se podría regular variando los diámetros de orificio. Por ejemplo, las pruebas se realizaron con el diámetro del orificio o el espacio entre las dos placas redondas del difusor de anillo-Gap varió entre 2 mm, 4 mm y 6 mm ajustando los tornillos o el número de arandelas que constituían el orificio o el espacio. Además, cada uno de los tipos de difusor tiene sus patrones de flujo de gas únicos que se estudiaron de manera computacional y se grabaron en video en tiempo real utilizando una cámara sumergible con la columna de disolución despresurizada y abierta a la atmósfera. El análisis experimental de las configuraciones de difusor se llevó a cabo en condiciones de presión variables (P = 2barg (2105 Pa), 3 barg (3105 Pa), 5 barg (5105 Pa)) y diferentes niveles de agua en la columna de disolución.
La Figura 6a y la Figura 6b son curvas de rendimiento de los perfiles de concentración adimensionales y gráficos comparativos de los Indicadores Clave de Rendimiento (KPI) trazados para cuatro tipos diferentes de difusor: anillos-S, anillos-Gap con orificios de 2 mm, 4 mm y 6 mm y un dispositivo de alimentación de fluido cilindrico a una presión = 3 barg (3105 Pa). Las condiciones de los experimentos son las siguientes. P = 3 barg (3105 Pa), pH = 5, T = 20 °C, volumen de agua = 230 l, alimentación de ozono = 1,6 g/min. Aquí, C* representa la concentración de ozono disuelto en equilibrio en condiciones de operación. El tiempo característico tchar calcula el tiempo necesario para aumentar los niveles de ozono disuelto en el líquido de 0 a C* suponiendo una eficiencia de transferencia másica de un 100 % de gas a líquido. Se aprecia que el anillo-Gap con un espacio de 4 mm tuvo el mejor rendimiento entre los cinco, caracterizado en términos de los valores de concentración de dÜ3 obtenidos después de un período definido de ozonización, así como por la fracción de ozono de gas de alimentación que se disolvió en la fase líquida. Además, se observó una diferencia despreciable en el rendimiento incluso cuando la separación entre huecos varió entre 2, 4 y 6 mm en el difusor de anillo-Gap, lo que posiblemente signifique un diámetro de burbuja y un tiempo de residencia similares con diversos espaciamientos entre anillos-Gap.
Ejemplo 2: Efecto de pH y Temperatura
Se analizó el rendimiento basado en temperatura (T) y el pH de la columna de disolución equipada con la configuración de dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico, que se muestra en la Figura 3c, para el siguiente conjunto de condiciones:
(i) T = 10 °C,pH= 5, 7, 9
(ii) T = 20 °C,pH= 5, 7, 9
(iii) T = 30 °C,pH= 5,7
La columna de disolución se llenó con agua de grifo con un pH inicial de ~7,5 y a continuación se ajustó a 5 haciendo burbujear gas de CO<2>. Todas los ensayos se llevaron a cabo con el mismo medio (es decir, agua de grifo) lleno hasta los mismos niveles de columna de disolución que en el Ejemplo 1, es decir, el volumen de agua es de 230 l. Además, los ensayos implicaron dosificaciones de ozono similares, es decir, ~ 0,55 m3/h de flujo de O<2>con una concentración de ozono de 180 g/m3 que corresponde a una dosificación de ozono de ~ 1,65 g/min. La Figura 7 es el rendimiento del sistema para diversos pH en comparación con el rendimiento ideal a temperatura constante. El experimento se llevó a cabo usando un dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico a P = 3 barg (3105 Pa) a 20 °C. El pH usado en el experimento osciló entre 5 y 9. La Figura 8a es el rendimiento del sistema para diversos T en comparación con el rendimiento ideal a un pH constante = 5 a P = 3 barg (3105 Pa). Como se muestra, una operación optimizada de la columna de disolución basada en la curva de rendimiento ideal exige una disminución de los valores de pH y T. En este caso, la temperatura utilizada en el experimento oscila entre 10 y 30 °C.
La Figura 8b muestra variaciones de los KPI con pH (pH = 5, 7, 9) y T (T = 10, 20, 30 °C) con el dispositivo de alimentación de fluido cilíndrico, presión = 3 barg (3-105 Pa) y volumen de agua = 230 l. Como se muestra, la operación optimizada de la columna de disolución exige una disminución de los valores de pH y T, con las siguientes inferencias extraídas de las curvas de rendimiento: (i) a temperatura constante, dO3 máximo (pH 5) > dO3 máximo (pH 7) > dO3 máximo (pH 9). Si bien esto indica la concentración disuelta en estado estacionario que se puede alcanzar en el medio, la relación entre dO3 máximo y concentración de equilibrio representa el grado en que las condiciones de equilibrio se podrían ajustar durante la reacción. Se observó una tendencia similar con el pH para ambos parámetros, y la desviación al aumentar el pH se hizo más pronunciada a temperaturas más altas para pH = 5 y 7. (ii) a pH constante, dO3 máximo (T=10 °C) > dO3 máximo (T=20 °C) > dO3 máximo (T=30 °C), siguiendo un patrón similar la tendencia de la relación entre la concentración máxima de dO3 y la concentración de equilibrio.
La degradación del rendimiento del sistema al aumentar pH y T se podría atribuir a una mayor reducción de ozono disuelto en oxígeno en estas condiciones. Se sabe que los iones OH' presentes en el agua son capaces de reaccionar con ozono disuelto para generar radicales OH, que eventualmente lo convierten en oxígeno. A niveles de pH elevados, la concentración de iones OH- en el agua aumenta de manera constante, lo que tiene como resultado una mayor degradación de ozono, como queda reflejado en la disminución de los valores de concentración de ozono disuelto, como se aprecia en la figura superior izquierda de la Figura 8b. Hasta este punto, la acidificación del agua de alimentación presurizada inhibe la formación de los radicales OH, aumentando de este modo la concentración de ozono disuelto. Además, la velocidad de reacción (k) aumenta significativamente a temperaturas más elevadas. Ambas tendencias se pueden observar en la figura inferior derecha de la Figura 8b, que muestra la variación de la constante de velocidad de descomposición que representa la descomposición de ozono disuelto en oxígeno por reacción con iones OH- y radicales OH, por tanto, el valor de k aumentó al aumentar pH y T.
Ejemplo 3: Efecto de la Presión
Se investiga el efecto de la presión de la columna de disolución en el proceso de ozonización para presiones que varían de 0 barg a 5 barg (5105 Pa) y los experimentos se realizan a un pH constante = 5, T = 20 °C. Se usó agua de grifo para los experimentos. La variación en las concentraciones de ozono disuelto y las escalas de tiempo relativas para los escenarios respectivos se muestran en la Figura 9a con las siguientes observaciones: (i) El sistema alcanza valores de concentración en estado estacionario más próximos al equilibrio a presiones más bajas, es decir, dO3/C * máximo (P = 0 barg) > máximo dO3/C * (P = 1 barg (1105 Pa)) > dO3/C * máximo (P = 3 barg (3105 Pa)) > dO3/C * máximo (P = 5 barg (5105 Pa)); y (ii) La velocidad de transferencia másica de la fase gaseosa a la fase líquida mejoró a presiones elevadas. Esto se podría observar en las curvas de concentración adimensionales que se acercan al régimen lineal de la curva de rendimiento ideal en la Figura 9a. Esta inferencia se puede verificar además comparando las curvas respectivas con la curva de flujo de transferencia másica ideal de la Figura 9b, siendo la pendiente de cada curva representativa del flujo de transferencia másica para las configuraciones respectivas. Por consiguiente, se puede apreciar que el flujo de transferencia es mayor a P = 3 barg (3105 Pa) en comparación con el de 0 barg.
En la Figura 9c se muestra una cuantificación de los indicadores de rendimiento para diversos valores de presión, que compara los niveles máximos de ozono disuelto. Una tendencia lineal es claramente evidente para los valores de dO3 en estado estacionario al aumentar la presión, ya que la concentración en estado estacionario aumenta de 50 mg/l para P = 0 barg a 220 mg/l para P = 5 barg (5-105 Pa) (véase la figura superior izquierda). Esta tendencia lineal observada se corresponde directamente con la esperada según la ley de Henry, que predice un aumento lineal de la concentración de ozono disuelto en el líquido al aumentar la presión.
Cabe esperar que la cinética de descomposición del sistema que investiga la velocidad de descomposición de ozono disuelto en oxígeno permanezca aproximadamente inalterada incluso con una variación en la presión de la columna de disolución, ya que la cinética de descomposición depende principalmente de la composición de líquido, que permanece sin cambios incluso con una variación de presión. La presente evaluación se puede verificar aún más mediante el valor casi constante de laconstante de descomposición (k)de alrededor de 0,005 min-1 observada en los experimentos (véase figura inferior derecha). La pequeña reducción de los valores observados en la gráfica se puede atribuir a los caudales de recirculación a medida que aumenta la presión de la columna de disolución.
Ejemplo 4: Proceso de Disolución de Ozono de Etapa Individual
En un proceso de disolución de ozono de etapa individual con agua de grifo realizado a una presión = 5 barg (5105 Pa), pH = 5, 20 °C, haciendo referencia a la Figura 10, con una operación por lotes utilizando un difusor de anillo-S y una concentración de gas de alimentación de ozono de 160 g/m3, se apreció que la concentración de gas de ozono en el gas residual en estado estacionario es de aproximadamente 120 g/m3 y la concentración de ozono disuelto en el agua se obtiene con un valor de estado estacionario de aproximadamente 280 mg/l. Además, cuando se lleva a cabo el mismo experimento usando un difusor de anillo-Gap (4 mm) usando agua de grifo, como se muestra en la Figura 12, se alcanza un valor en estado estacionario de aproximadamente 300 mg/l.
Ejemplo 5: Proceso de Disolución de Ozono de dos Etapas
Haciendo referencia a la Figura 11, se muestra un desarrollo de los perfiles de dO3 en la columna de disolución de pretratamiento (Etapa 1) y la columna de disolución principal (Etapa 2) de un proceso de disolución de ozono de dos etapas, con el sistema mostrado en la Figura 2b, para una operación en modo por lotes con agua de grifo. La etapa principal (Etapa 2) se llevó a cabo a 5 barg (5105 Pa), pH = 5, 20 °C, con una concentración de gas de alimentación de ozono de 160 g/m3. La etapa de pretratamiento (Etapa 1) se realizó a 3 barg (3105 Pa), pH = 5, 20 °C, con una concentración de gas de alimentación de ozono de 120 g/m3. Esto corresponde al gas residual en estado estacionario de la etapa principal que tiene una concentración de ozono de 120 g/m3 cuando se opera a 5 barg (5105 Pa) (véase el ejemplo 4). Durante el transcurso de la operación, se monitorizó continuamente la concentración de ozono en el orificio de ventilación del gas residual de pretratamiento que sale de la columna de disolución del pretratamiento. El gas de ozono alimentado a la columna de disolución de pretratamiento se interrumpió cuando la concentración de gas residual de pretratamiento alcanzó un valor de 0,5 g/m3, una indicación del funcionamiento de la columna de disolución de pretratamiento con una pérdida de ozono menor o nula a través del gas residual. La concentración de ozono disuelto en el agua producida en la columna de disolución de pretratamiento al final de la ozonización fue de aproximadamente 50 mg/l, haciendo referencia a la línea discontinua en la Figura 11.
La etapa principal de un proceso de disolución de ozono de dos etapas con agua de grifo se llevó a cabo a 5 barg (5105 Pa), pH = 5, 20 °C, utilizando un difusor de anillo-S con una concentración de gas de alimentación de ozono de 160 g/m3. Se inyectó oxígeno en el espacio de cabecera de la columna de disolución para lograr una presión de 5 barg (5105 Pa) sin eliminar el ozono disuelto del líquido. La ozonización de la etapa principal continuó hasta que se alcanzó un estado estacionario. La concentración de agua fuerte de ozono producida en la columna de disolución principal alcanzó aproximadamente 280 mg/l, haciendo referencia a la línea continua de la Figura 11.
[0133] Las presiones de la columna de disolución correspondientes en cada etapa de operación también se muestran en la Figura 11, es decir, la presión de la Etapa 1 es de 3 barg (3105 Pa); la presión de la Etapa 2 es de 5 barg (5105 Pa). La ozonización en la Etapa 1 condujo a un nivel de dÜ3 de aproximadamente 50 mg/l. La reanudación de la ozonización en la Etapa 2 produjo un perfil de dÜ3 con un valor en estado estacionario de aproximadamente 280 mg/l con una concentración de gas de alimentación de ozono de 160 g/m3
Ejemplo 6: Comparación de Operaciones de Etapa Individual y dos Etapas
La Figura 10 es un desarrollo de perfiles de dO3 de etapa individual a una presión (Psuperior) de 5 barg (5105 Pa), en la que se logra una concentración de ozono disuelto de 280 mg/l en estado estacionario en una operación por lotes. La Figura 11 es un desarrollo de los perfiles de dO3 en la etapa de pretratamiento (Etapa 1) y la etapa principal (Etapa 2) en la que se logra una concentración de ozono disuelto de aproximadamente 280 mg/l en estado estacionario en una operación por lotes. Los resultados mostrados en la Figura 10 y la Figura 11 son una combinación de datos simulados y de ensayo utilizando una operación por lotes de laboratorio. El agua que se llenó en la etapa individual y en las dos etapas fue agua de grifo. A partir de una comparación de los perfiles de dO3 en la Figura 10 y la Figura 11, se obtuvieron valores de estado estacionario similares de concentraciones de dO3 en un proceso de ozonización de etapa individual o dos etapas con la misma concentración de gas de alimentación de ozono de 160 g/m3, pero con una utilización más eficiente del gas de alimentación de O<3>en las dos etapas.
Ejemplo 7: Generación de Agua Fuerte de Ozono con Agua de Efluente
El agua efluente contiene componentes solubles, tales como COD, NH<3>, nitritos, etc., que consumen ozono disuelto y pueden ser oxidados por el ozono disuelto a CO<2>y NO<3>', respectivamente, durante el proceso de ozonización.
La pérdida de ozono a pH = 5 es mucho menor que a pH = 7 durante la ozonización del líquido de alimentación en la columna de disolución. Una comparación de los resultados obtenidos con el agua de efluente utilizando un difusor de anillo-Gap a 3 barg (3105 Pa), T= 20 °C, arroja una pérdida de ozono acumulada de 10 g de O<3>a pH = 5, en comparación con 16 g de O<3>a pH = 7 durante 20 minutos de ozonización.
La Figura 12 compara los valores de ozono disuelto a un pH variable del agua de efluente, con el perfil del agua de grifo como referencia. Los experimentos por lotes para el agua de grifo se llevaron a cabo utilizando un anillo-Gap (4 mm) como difusor a un pH = aproximadamente 5, P = 5 barg (5105 Pa), T = 20 °C. La inyección de CO<2>en el agua efluente a alta presión (por ejemplo, P = 5 barg (5105 Pa)) produce un pH = 4,5, mientras que se obtiene un pH = 5,5 cuando se inyecta CO<2>a presión atmosférica. Tras ajustar de manera apropiada el pH del agua de efluente, se llevaron a cabo experimentos por lotes utilizando el difusor GAP-Ring a P = 5 barg (5105 Pa) y T = 20 °C. Se pudo observar que en los 20 minutos iniciales de ozonización, el perfil de dO3 con el agua de efluente a pH = 4,5 coincide estrechamente con el del agua de grifo a P = 5 barg (5-105 Pa), pH = 5 y T = 20 °C. La región sombreada de interés resaltada en la Figura 12 representa un régimen operativo normal del sistema. En experimentos continuos, se eligen tiempos de residencia que producen un elevado flujo de transferencia másica de gas a líquido, que normalmente son del orden de 15 a 20 minutos. En esta región sombreada de la operación real, se pudo observar que la ozonización del agua de efluente con un pH menor que 4,5 puede tener un rendimiento similar al de la ozonización de agua de grifo. De este modo, un valor de pH menor que 5, preferentemente 4 obtenido inyectando CO<2>a alta presión, tal como 5 barg (5105 Pa), resulta beneficioso para generar agua fuerte de ozono utilizando el agua de efluente como fuente de agua.
Ejemplo 8: Generación Continua de Agua Fuerte de Ozono con Agua de Grifo
Todos los experimentos en modo continuo se llevaron a cabo con agua de grifo en un sistema de disolución como se muestra en la Figura 2a, un sistema de disolución de ozono de etapa individual que utiliza un difusor de anillo-Gap (4 mm) como dispositivo difusor. Además, el volumen de la columna de disolución fue de 230 litros; la presión en la columna de disolución se mantuvo en aproximadamente a 5 barg (5105 Pa)durante todo el experimento; el pH se mantuvo en aproximadamente 5 y la temperatura se mantuvo en aproximadamente a 20 °C. Se aplicó un caudal de gas de 0,55 m3/h de O<2>alimentado a un generador de ozono y una concentración de ozono de alimentación de 180 g/m3 en la mezcla gaseosa de oxígeno y ozono al bucle de recirculación de fluido del sistema.
En caso de funcionamiento en modo continuo, la operación del sistema implicó una salida continua de agua con ozono disuelto (es decir, agua fuerte de ozono) desde una columna de disolución 100a, como se muestra en la Figura 2a, junto con una entrada continua de agua de grifo nueva (es decir, líquido de alimentación) a la columna de disolución 100a. La caudal de agua de grifo nueva a la columna varió entre 1 gpm y 5,7 gpm. El flujo de salida de agua fuerte de ozono se ajustó manualmente modificando el número de boquillas de inyección de la unidad de mezcla (por ejemplo, un total de 5) y utilizando las válvulas de ajuste de flujo. La entrada de agua de grifo nueva se ajustó usando una sonda de nivel acoplada a un controlador PlD, que a su vez moduló la frecuencia de la bomba para producir una entrada correspondiente de agua de alimentación presurizada en la columna de disolución. Simultáneamente, se introdujo gas de CO<2>en la entrada de agua de alimentación presurizada para ajustar el pH. La inyección de gas O<3>en el sistema utilizó un inyector venturi 126 en el bucle 103 de recirculación de fluido , con un caudal de 0,55 m3/h y una concentración de ozono de 180 g/m3 en la mezcla de oxígeno y ozono. Se continuó la ozonización del sistema con una entrada continua de agua de grifo y una salida continua de agua fuerte de ozono.
El sistema operó en modo continuo hasta que la medición de la concentración de ozono disuelto en el bucle 103 de recirculación de fluido mostró una variación despreciable con el tiempo. Se asumió que el sistema había alcanzado una concentración en estado estacionario con el tiempo.
La Figura 13 compara los datos de modo por lotes utilizando agua de grifo, en los que el sistema se operó como se muestra en la Figura 2b, con los múltiples resultados de operación continua, en los que el sistema se operó como se muestra en la Figura 2a. El perfil mostrado para el experimento por lotes es un gráfico de la concentración de ozono disuelto en la columna de disolución frente a tiempo de ozonización del lote. El experimento por lotes se llevó a cabo a P = 5 barg (5105 Pa), T = 20 °C, pH = 5, usando un difusor de anillo-Gap (4 mm). El perfil mostrado para experimentos continuos es un gráfico de concentración de ozono disuelto en el bucle de recirculación del fluido después de alcanzar un estado estacionario frente a tiempo de residencia del agua de alimentación en la columna de disolución correspondiente al caudal específico. Como se muestra, el rendimiento del sistema en modo continuo es mejor que el esperado según los experimentos por lotes para velocidades de flujo superiores a 3 gpm, lo que corresponde a tiempos de residencia de menos de 30 minutos. Esto podría atribuirse a una mayor velocidad de transferencia másica de la fase gaseosa a la fase líquida debido a la adición continua de agua fresca del grifo al sistema. Debido a la mayor velocidad de transferencia másica, el líquido puede alcanzar una concentración de ozono disuelto más alta que la operación en modo por lotes cuando llega al fondo de la columna de disolución. No obstante, existe un comportamiento contrastante para caudales menores que 3 gpm (tiempo de residencia > 30 minutos). Esto se puede deber a que los segmentos de fluido pasan mucho más tiempo en la columna de disolución y a que la descomposición del ozono disuelto en oxígeno gana protagonismo con el tiempo.
La Figura 14 es una comparación de la eficiencia de transferencia másica obtenida después de que el sistema haya alcanzado una condición de estado estacionario para diversos caudales de líquido a través de una columna de disolución, con el sistema mostrado en la Figura 2a utilizando un difusor de anillo-Gap (4 mm) y un pH de aproximadamente 5, una temperatura de aproximadamente 20 °C y una presión de aproximadamente 5 barg (5105 Pa) mantenidos durante el transcurso de la operación. En este caso, el sistema operó con un flujo continuo de agua de grifo como se muestra en la Figura 2a. Como se muestra en la Figura 14, la eficiencia de transferencia másica aumenta linealmente al aumentar los caudales de líquido. Según los principios de transferencia másica, cuando el gas se disuelve en un líquido, la velocidad de transferencia másica es directamente proporcional a (C*-C), donde C* es la concentración de saturación y C es la concentración medida. De este modo, la velocidad de transferencia másica es la más alta cuando (C*-C) es máximo, es decir, con el agua de alimentación nueva con dÜ3 = 0 mg/l. A una caudal de agua más alta de 5,7 gpm, el gas de ozono añadido a la columna de disolución entra en contacto con la fase líquida con una mayor cantidad de (C*-C) en la parte superior de la columna, lo que se traduce en una mayor eficiencia de transferencia másica a una caudal elevada.
Ejemplo 9: Medición de Gradiente de Concentración de Ozono Disuelto en Agua Fuerte de Ozono en Generación Continua con Agua de Grifo
La Figura 15 muestra un esquema de una columna de acero inoxidable de alta presión que se usó como columna de disolución, en la que las líneas discontinuas indican planos de la sección transversal donde se midieron las concentraciones (por ejemplo, C1 a C6) del ozono disuelto y los puntos elípticos indican burbujas de gas. El volumen de agua de la columna de disolución tiene una altura total de 1,86 m con seis bridas dispuestas a lo largo de la altura de la columna de disolución, lo que permite recoger muestras y analizar la concentración de ozono disuelto para analizar los perfiles de ozono disuelto a lo largo de la altura de la columna de disolución. Los puntos de muestreo de la columna estaban espaciados a una distancia de 0,3 m. Con un diámetro interior de columna de 0,39 m, esto corresponde a un volumen de ~ 40 litros entre cada punto de muestreo. La relación altura/diámetro de volumen de agua es de aproximadamente 5:1. Se asumió que la concentración de ozono disuelto en la parte superior del volumen de agua era de 0 mg/l.
La Figura 16 es un gráfico de un gradiente de concentración de ozono en función de la altura de la columna de disolución después de que el sistema haya alcanzado una condición de estado estacionario con diversos caudales, en modo de operación continua con el sistema mostrado en la Figura 2a utilizando un difusor de anillo-Gap (4 mm), un pH de aproximadamente 5, una temperatura de aproximadamente 20 °C y una presión de aproximadamente 5 barg (5105 Pa) mantenida durante el transcurso de la operación. Como se aprecia en la gráfica, los gradientes de concentración de ozono disuelto para diversos caudales del agua de alimentación nueva se forman a lo largo de la altura de la columna de disolución a partir del segundo punto de muestreo. El agua de alimentación nueva entra en la columna de disolución a dOs = 0 mg/l. No obstante, a medida que el agua nueva de alimentación viaja al siguiente punto de muestreo, se mezcla significativamente con el agua ozonizada ya presente, aumentando de este modo la concentración a 170 mg/l tal como se observó para 1,0 gpm. La diferencia total de concentración de ozono disuelto entre los puntos de muestreo superior e inferior en este caso es de 10 mg/l. En comparación, para un caudal de 5,7 gpm, la diferencia de concentración de ozono disuelto se duplica hasta 20 mg/l, pero las concentraciones de ozono disuelto en la parte inferior son bajas. Por el contrario, un caudal de 3 gpm proporciona una diferencia de casi 20 mg/l entre la concentración de ozono disuelto y las concentraciones moderadas de ozono disuelto. El experto en la técnica reconoce que si la altura de la columna de disolución aumenta de manera suficiente, el agua de alimentación tiene suficiente tiempo de residencia dentro de la columna y, por tanto, puede alcanzar una concentración próxima a la concentración de saturación, tal como se muestra en la Figura 4 y la Figura 10. En este caso, para una caudal de 3 gpm, si la altura de la columna de disolución aumenta de manera suficiente, la concentración de ozono disuelto en el punto de muestreo más bajo (por ejemplo, C6 en la Figura 15) para un pH = 5, T = 20 °C y P = 5 barg (5105 Pa) sería superior a 280 mg/l, como se puede apreicar en la Figura 10 con una operación por lotes. De este modo, con una altura suficiente de la columna de disolución y una altura suficiente de la masa de agua presurizada ácida, la concentración de ozono disuelto en el punto de muestreo más bajo en el modo continuo debería poder alcanzar la concentración de ozono disuelto en estado estacionario en el modo por lotes.
Se debe apreciar que, hasta donde saben los inventores, la concentración típica de ozono disuelto en los sistemas de la técnica anterior competidores es actualmente de aproximadamente 50 mg/l (por ejemplo, el documento US 9248415). Los métodos divulgados para disolver el ozono en agua acidifican el agua presurizada. de manera que se puede lograr que la concentración de ozono disuelto alcance la concentración saturada o próxima a la saturación.
Además, el tamaño del sistema de disolución o unidad de transferencia másica divulgado, incluido en un sistema desacoplado que separa un proceso de oxidación de ozono en medios líquidos en tres operaciones unitarias para la optimización del proceso, tiene un volumen reducido, en comparación con las metodologías actuales para la disolución de ozono. Esto reduciría en gran medida el costo de suministro de ozono al agua para la desinfección y oxidación de productos químicos con una cantidad muy pequeña de agua (por ejemplo, aproximadamente 1/20 en comparación con el volumen del tanque de 333 m3). Esta reducción en el uso de agua se traduce directamente en un menor consumo y coste de energía.
Se entiende que los expertos en la técnica pueden llevar a cabo muchos cambios adicionales en los detalles, los materiales, etapas y disposición de las piezas, que se han descrito en la presente memoria para aclarar la naturaleza de la invención, dentro del principio y el alcance de la invención tal como se expresa en las reivindicaciones adjuntas. De este modo, no se pretende que la presente invención se limite a las realizaciones específicas de los ejemplos comentados anteriormente y/o de los dibujos adjuntos.
Claims (8)
1. Un método para la producción continua de agua fuerte de ozono, comprendiendo el método las etapas de: a) inyectar un agente de acidificación (108) en una corriente de agua de alimentación presurizada para mantener un valor de pH de la corriente de agua de alimentación presurizada por debajo de 7;
b) alimentar la corriente de agua de alimentación presurizada, después de la inyección del agente de acidificación, a una columna de disolución (102) para formar un cuerpo de agua presurizada ácida en la misma;
c) difundir una mezcla bifásica de gas de ozono-oxígeno (124, 126) y agua recirculada en la masa de agua presurizada ácida en la columna de disolución para disolver ozono en el agua presurizada ácida, produciendo de este modo el agua fuerte de ozono en su interior;
d) mantener la presión de la columna de disolución dentro de un intervalo de presión predeterminado mediante una liberación controlada de una corriente de gas residual de la columna de disolución;
e) descargar el agua (122) fuerte de ozono de la columna de disolución; y
f) ajustar el caudal de agua fuerte de ozono descargada de la columna de disolución para que coincida con el caudal de la corriente de agua de alimentación presurizada alimentada a la columna de disolución después de la inyección del agente de acidificación, a fin de mantener simultáneamente un modo de arranque en la parte superior de la columna de disolución que favorezca una alta eficiencia de la transferencia másica de ozono al agua presurizada ácida y un estado estacionario en la parte inferior de la columna de disolución que favorezca la elevada concentración de ozono disuelto en el agua presurizada ácida que coexiste en el cuerpo de agua presurizada ácida del recipiente a presión,
en el que se forma un gradiente de concentración de ozono disuelto a lo largo de la altura del cuerpo de agua presurizada ácida,
caracterizado por que la etapa b) comprende las subetapas de:
b1) alimentar la corriente de agua de alimentación presurizada después de la inyección del agente de acidificación a una columna de disolución de pretratamiento para formar un cuerpo de agua presurizada ácida de pretratamiento, produciendo de este modo agua ozonizada pretratada en su interior;
b2) bombear el agua ozonizada pretratada producida a la columna de disolución;
b3) inyectar la corriente de gas residual liberada de la columna de disolución en el cuerpo de agua presurizada ácida de pretratamiento para producir un agua ozonizada pretratada en la columna de disolución de pretratamiento; y
b4) mantener una presión de la columna de disolución de pretratamiento inferior a la de la columna de disolución mediante la liberación de una corriente de gas residual de la columna de disolución de pretratamiento.
2. El método de la reivindicación 1, en el que el agente de acidificación está seleccionado entre CO2 o un ácido mineral.
3. El método de la reivindicación 1, en el que el valor del pH del cuerpo de agua presurizada ácida en la columna de disolución está por debajo de 7.
4. El método de la reivindicación 1, en el que el intervalo de presión predeterminado de la columna de disolución es de 2 a 7 barg (de 2 a 7105 Pa).
5. El método de la reivindicación 1, en el que la relación de altura/diámetro del cuerpo del agua presurizada ácida en la columna de disolución es mayor que 5:1.
6. El método de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en el que el valor de pH del cuerpo del agua presurizada ácida de pretratamiento en la columna de disolución de pretratamiento es aproximadamente el mismo que el valor de pH del cuerpo del agua presurizada ácida en la columna de disolución.
7. El método de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a 6, en el que la concentración de ozono disuelto de agua fuerte de ozono es mayor que aproximadamente 150 mg/l.
8. El método de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a 7, en el que la concentración de ozono disuelto de agua fuerte de ozono es mayor que aproximadamente 300 mg/l.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201815939114A | 2018-03-28 | 2018-03-28 | |
| US16/046,702 US10858271B2 (en) | 2018-03-28 | 2018-07-26 | Methods for producing high-concentration of dissolved ozone in liquid media |
| US16/046,805 US10851000B2 (en) | 2018-03-28 | 2018-07-26 | Systems for producing high-concentration of dissolved ozone in liquid media |
| PCT/US2019/023846 WO2019190971A1 (en) | 2018-03-28 | 2019-03-25 | Methods and systems for producing high concentration of dissolved ozone in liquid media |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2970629T3 true ES2970629T3 (es) | 2024-05-29 |
Family
ID=68054653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES19776541T Active ES2970629T3 (es) | 2018-03-28 | 2019-03-25 | Métodos y sistemas para producir una elevada concentración de ozono disuelto en medios líquidos |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US10858271B2 (es) |
| EP (1) | EP3774006B1 (es) |
| CN (2) | CN116688783A (es) |
| DK (1) | DK3774006T3 (es) |
| ES (1) | ES2970629T3 (es) |
| FI (1) | FI3774006T3 (es) |
| PL (1) | PL3774006T3 (es) |
| PT (1) | PT3774006T (es) |
| RU (1) | RU2759914C1 (es) |
| WO (1) | WO2019190971A1 (es) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11168544B2 (en) | 2018-10-23 | 2021-11-09 | Hydrozonix, Llc | System for friction reduction using nano-bubbles |
| US10870595B2 (en) | 2018-08-17 | 2020-12-22 | Akiyoshi Ohki | System and method for liquid disinfection |
| WO2020047644A1 (en) * | 2018-09-06 | 2020-03-12 | Holowatuk Swade | Process and system for removing hydrogen sulfide from sour water |
| SG11202110542RA (en) * | 2019-03-28 | 2021-10-28 | Nbot Systems LLC | Gas injection systems for optimizing nanobubble formation in a disinfecting solution |
| WO2021165989A1 (en) * | 2020-02-19 | 2021-08-26 | Yogeshwar Oberoi | System and method for sewage and waste water treatment reactor |
| WO2021206927A1 (en) * | 2020-04-09 | 2021-10-14 | Akiyoshi Ohki | Liquid disinfection |
| CN113683175B (zh) * | 2021-09-27 | 2023-06-20 | 哈维(上海)环境科技有限公司 | 一种采用大型碳酸溶液投加系统投加碳酸的方法 |
| CN113893715A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-01-07 | 哈维(上海)环境科技有限公司 | 一种采用溶解臭氧投加系统投加臭氧/富氧溶液的方法 |
| WO2023220317A1 (en) * | 2022-05-11 | 2023-11-16 | ReAqua Solutions, LLC | Method and packaged system for filtering water |
| EP4428298A1 (en) * | 2023-03-06 | 2024-09-11 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process for increasing the amount of oxidized white liquor produced in an air-based oxidation reactor and an oxygen injection system for an air-based oxidation reactor |
Family Cites Families (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3542342A (en) | 1968-09-06 | 1970-11-24 | Byron Jackson Inc | Apparatus for mixing pulverulent material with liquid |
| DE2827151C2 (de) | 1978-06-21 | 1982-05-06 | Messer Griesheim Gmbh, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Wasserbehandlung mittels Ozon |
| DE3523844A1 (de) | 1985-07-03 | 1987-01-08 | Linde Ag | Verfahren und vorrichtung zur biologischen reinigung von abwasser |
| GB9126491D0 (en) | 1991-12-13 | 1992-02-12 | Boc Group Plc | Treatment of water |
| NL9200508A (nl) | 1992-03-19 | 1993-10-18 | E M Engineering F T S B V | Werkwijze en inrichting voor het reinigen van water. |
| DE69305411T3 (de) | 1992-04-28 | 2003-11-20 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo | System und Verfahren zur Beseitigung von Mikroorganismen |
| JP2749495B2 (ja) * | 1993-03-15 | 1998-05-13 | 長廣 仁蔵 | 高濃度オゾン水製造方法及び高濃度オゾン水製造装置 |
| US5487835A (en) | 1994-01-14 | 1996-01-30 | Tomco2 Equipment Co. | Pressurized solution feed system for pH control |
| US5637231A (en) | 1995-06-07 | 1997-06-10 | Huron Valley Technology, Inc. | Method and apparatus for using ozone in a pressure vessel to treat stream of pollutants |
| KR100188169B1 (ko) | 1995-08-29 | 1999-06-01 | 박원훈 | 촉매를 이용한 폐수의 화학적 산화 처리 방법 |
| GB9521359D0 (en) | 1995-10-17 | 1995-12-20 | Air Prod & Chem | Advanced oxidation of water using catalytic ozonation |
| US6287431B1 (en) | 1997-03-21 | 2001-09-11 | Lynntech International, Ltd. | Integrated ozone generator system |
| US6146524A (en) | 1997-09-15 | 2000-11-14 | Story; Craig W. | Multi-stage ozone injection water treatment system |
| US5971368A (en) * | 1997-10-29 | 1999-10-26 | Fsi International, Inc. | System to increase the quantity of dissolved gas in a liquid and to maintain the increased quantity of dissolved gas in the liquid until utilized |
| DE19825063A1 (de) | 1998-06-04 | 1999-12-09 | Astex Sorbios Gmbh | Verfahren zur Unterdrückung der Zerfallsgeschwindigkeit von Ozon in ultrareinem Wasser |
| US6190436B1 (en) | 1999-03-05 | 2001-02-20 | The Boc Group, Inc. | Ozone purification process |
| US6197091B1 (en) | 1999-03-05 | 2001-03-06 | The Boc Group, Inc. | Ozone purification process |
| WO2000064568A1 (fr) | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Kurita Water Industries Ltd. | Appareil de production d'eau contenant de l'ozone dissous |
| US6423235B1 (en) | 1999-08-18 | 2002-07-23 | Nittetu Chemical Engineering Ltd. | Column gas-liquid contacting apparatus and its use thereof |
| US6485769B2 (en) | 2000-03-10 | 2002-11-26 | Air Liquide Canada, Inc. | Food disinfection using ozone |
| FR2818160B1 (fr) | 2000-12-20 | 2003-03-07 | Air Liquide | Procede d'oxydation de type oxydation par voie humide ou ozonation |
| US7022225B1 (en) | 2003-04-18 | 2006-04-04 | Del Industries, Inc. | Water ozonation mixing and degassing system |
| CN1261198C (zh) * | 2003-07-25 | 2006-06-28 | 财团法人工业技术研究院 | 化学机制控制型高浓度臭氧/水产生系统及方法 |
| US9248415B2 (en) | 2004-05-25 | 2016-02-02 | Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Systems and methods for maximizing dissolved gas concentration of a single species of gas from a mixture of multiple gases |
| US8240908B2 (en) | 2005-09-01 | 2012-08-14 | The Procter & Gamble Company | Control system for and method of combining materials |
| WO2009028746A1 (en) | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Jong Seop Shim | Water treatment system and method using high pressure advanced oxidation process with unreacted ozone reusing |
| CA2607713C (en) | 2007-11-14 | 2009-05-26 | Dagua Inc. | Water treatment apparatus |
| WO2009117141A1 (en) | 2008-03-21 | 2009-09-24 | Applied Process Technology, Inc. | Apparatus, systems, and methods for water treatment |
| US8486331B2 (en) | 2008-05-02 | 2013-07-16 | Han Sup Uhm | Sterilization effects of acidic ozone water |
| JP5779321B2 (ja) * | 2010-06-18 | 2015-09-16 | シャープ株式会社 | 高濃度オゾン水の製造方法及び高濃度オゾン水の製造装置 |
| JP2014093357A (ja) | 2012-11-01 | 2014-05-19 | Kurita Water Ind Ltd | オゾンガス溶解水の製造方法、及び電子材料の洗浄方法 |
| CN104512957B (zh) * | 2013-09-30 | 2017-01-11 | 中国石油天然气集团公司 | 一种炼油污水臭氧催化氧化预处理装置及方法 |
| JP6734621B2 (ja) | 2014-02-20 | 2020-08-05 | オルガノ株式会社 | オゾン水供給方法及びオゾン水供給装置 |
| RU2608144C1 (ru) * | 2015-10-07 | 2017-01-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Тифлотек" | Способ озонирования жидкости и устройство для его осуществления |
-
2018
- 2018-07-26 US US16/046,702 patent/US10858271B2/en active Active
- 2018-07-26 US US16/046,805 patent/US10851000B2/en active Active
-
2019
- 2019-03-25 EP EP19776541.5A patent/EP3774006B1/en active Active
- 2019-03-25 CN CN202310726541.1A patent/CN116688783A/zh active Pending
- 2019-03-25 PT PT197765415T patent/PT3774006T/pt unknown
- 2019-03-25 RU RU2020135007A patent/RU2759914C1/ru active
- 2019-03-25 ES ES19776541T patent/ES2970629T3/es active Active
- 2019-03-25 DK DK19776541.5T patent/DK3774006T3/da active
- 2019-03-25 PL PL19776541.5T patent/PL3774006T3/pl unknown
- 2019-03-25 FI FIEP19776541.5T patent/FI3774006T3/fi active
- 2019-03-25 CN CN201980036128.4A patent/CN112203752B/zh active Active
- 2019-03-25 WO PCT/US2019/023846 patent/WO2019190971A1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3774006B1 (en) | 2023-12-27 |
| PL3774006T3 (pl) | 2024-04-08 |
| RU2759914C1 (ru) | 2021-11-18 |
| WO2019190971A1 (en) | 2019-10-03 |
| US10858271B2 (en) | 2020-12-08 |
| EP3774006A1 (en) | 2021-02-17 |
| DK3774006T3 (da) | 2024-01-29 |
| CN112203752B (zh) | 2023-06-23 |
| CN116688783A (zh) | 2023-09-05 |
| CN112203752A (zh) | 2021-01-08 |
| US20190300405A1 (en) | 2019-10-03 |
| US20190299170A1 (en) | 2019-10-03 |
| FI3774006T3 (fi) | 2024-01-31 |
| PT3774006T (pt) | 2024-02-01 |
| EP3774006A4 (en) | 2021-12-15 |
| US10851000B2 (en) | 2020-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2970629T3 (es) | Métodos y sistemas para producir una elevada concentración de ozono disuelto en medios líquidos | |
| US5843307A (en) | Unit for the treatment of water by ozonization, and a corresponding installation for the production of ozonized water | |
| KR101846037B1 (ko) | 고농도 오존수의 제조 방법 및 고농도 오존수의 제조 장치 | |
| KR100754526B1 (ko) | 복합 산화 방식의 수처리 장치 및 그를 이용한 수처리 방법 | |
| CA2733834C (en) | Apparatus and method for dissolution of ozone in water and catalytic oxidation | |
| US20120228404A1 (en) | Systems and methods for delivering a liquid having a desired dissolved gas concentration | |
| US9248415B2 (en) | Systems and methods for maximizing dissolved gas concentration of a single species of gas from a mixture of multiple gases | |
| KR20060104476A (ko) | 오존 용해 산화 장치를 이용한 고도 수 처리장치 | |
| US20120228396A1 (en) | System and Method for Optimizing the Dissolution of a Gas in a Liquid | |
| KR100884330B1 (ko) | 순수한 이산화염소수 제조 장치 및 이산화염소수 제조 방법 | |
| JP5061320B2 (ja) | 水処理用反応槽、水処理システム及び水処理方法 | |
| US20210331955A1 (en) | Method for mixing gas-free liquid oxidant with process liquid | |
| AU2019242446B2 (en) | Separation of ozone oxidation in liquid media into three unit operations for process optimization | |
| Jakubowski et al. | Ozone mass transfer in a confined plunging liquid jet contactor | |
| CA2181249C (en) | Unit for treating water by ozonation, and corresponding ozonised water production apparatus | |
| KR20240109875A (ko) | 산소 용해기 |