NL1004856C2 - Werkwijze en inrichting voor het behandelen van een waterige vloeistof. - Google Patents

Description

-1-

Werkwijze en inrichting voor het behandelen van een waterige vloeistof.

De vinding (1) heeft betrekking op een instrument voor het behandelen van een 5 waterige vloeistof met een groot aantal toepassings gebieden zoals de bereiding van drinkwater bij waterleiding bedrijven, campings en schepen, etc. Maar ook voor het reinigen van zwembadwater (particulier/ openbaar), alsmede bij industriële processen zoals in technisch & medische laboratoria (fabricage van halfgeleiders, farmaceutische industrie, en alle andere processen waarbij zeer zuiver water benodigd is). Tevens kan 10 water afkomstig van of voor (hergebruik in de substraatteelt, huis en dierentuin- aquaria (zee en zoetwater), behandeld worden. De desinfecterende werking van het instrument berust op het afdoden van (pathogene) micro organismen, algen en de oxydatie van voedingsstoffen voor algen door oxydatie met ozon, OH-radicalen en destructie door middel van kortgolvig licht. De vinding kan aldus het gebruik van chloriden en andere 15 chemische desinfectans sterk doen verminderen. Het instrument is daarnaast geschikt om industrieel afvalwater te behandelen waarin zich oiganische en/of anorganische materialen chemicaliën en (één of meer) koolwaterstoffen bevinden zoals CN*, S^* en PCB’s. Deze kunnen worden geoxydeerd tot ongevaarlijke danwel minder schadelijke stoffen welke geen aandacht meer vereisen, ofwel eenvoudig verder af te breken zijn.

20 Desinfectie door middel van UV-licht dient langdurig te geschieden om effectief te zijn. Vanwege het benodigd vermogen wordt vaak gekozen voor hoog- of midden druk kwiklampen waarbij het elektrisch rendement in het gewenste spectrale gebied gering is. Daarnaast vereist desinfectie of oxydatie door middel van ozon in de waterfase een hoge ozonconcentratie en een lange contacttijd, bovendien is de opwekking van ozon, 25 enetgetisch gezien, een ineffectief proces.

In de geclaimde vinding (1) wordt gebruik gemaakt van een aantal fysisch-chemische mechanismen gecombineerd in één enkel instrument waardoor een bijzonder hoog rendement wordt verkregen in oxydatie en desinfectie ten opzichte van het verbruikte elektrisch vermogen.

30 hi de vinding (1) wordt de fotokatalyse, desinfectie door middel van UV-licht, ozon generatie én afbraak van in de waterfase opgelost ozon verkregen door eenzelfde (lage druk)UV-bron (S)>). Hierdoor wordt een zeer hoog rendement verkregen. De 1004856 -2-

In de vinding (1) wordt de fotokatalyse, desinfectie door middel van UV-licht, ozon generatie én afbraak van in de waterfase opgelost ozon verkregen door eenzelfde (lage druk) UV-bron (9). Hierdoor wordt een zeer hoog rendement verkregen. De gegenereerde OH-radicalen die ontstaan bij zowel de fotokatalyse én de ozon afbraak 5 in de reactiekamer (5), hebben een hogere oxydatie potentiaal dan ozon. Bovendien kan gesproken worden van een synergetisch effect, omdat de oxydatieve en desinfecterende werking van de combinatie van UV-licht met ozon gas veel sterker is dan die van beide componenten afzonderlijk.

De niet door de ozon of waterige vloeistof geadsorbeerde UV-quanta kunnen de in 10 het water bevindende (micro) organismen treffen. Hierbij kan het cel-DNA zodanig worden beschadigd, dat het organisme zich niet meer voort zal kunnen planten, danwel afsterft, afhankelijk van de aangerichte schade. Het resterende UV-licht treft een fotokatalysator (4,11) (bijvoorbeeld T1O2 ). Door licht opval kunnen hierin zogeheten “elektron-gat combinaties” worden gecreëerd, die aan het katalysator oppervlak 15 wederom OH-radicalen genereren.

Een ander kenmerk van de vinding ten opzichte van bestaande instrumenten waarin een UV-bron wordt gescheiden van een vloeistof door een kwartswand, is het aanbrengen van een vuilwerende coating (6) op de buitenzijde van de kwartsbuis (7). Dit om aanslag en dus transmissie verlies te voorkomen. Dit maakt mechanische wis-20 systemen overbodig.

Derhalve heeft de vinding (1) betrekking op een instrument met werkwijze zoals in de aanhef genoemd, die is gekenmerkt door een waterige vloeistof aan een gecombineerde behandeling van een ozon bevattend gas (10), ultraviolette straling en een fotokatalysator (4, 11) te onderwerpen. Tevens wordt de vinding (1) gekenmerkt 25 door een zeer hoog elektrisch rendement door het effectief gebruik van een breed spectraal gebied van een (bijvoorbeeld lage druk) UV-bron (9) die wordt gescheiden van de reactiekamer (5) door een kwartsbuis (7) met daarop een vuilafstotende coating (6). 1 100 48 56

De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen waarin de vinding (1), (Figuur 1) alsmede de inrichting (Figuur 2) -3- schematisch worden weergegeven. De verwijzingen zullen worden gebruikt, om de inrichting volgens de uitvinding te verduidelijken.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting die geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze waar die in het bovenstaande is gedefinieerd, welke 5 inrichting omvat: een (gepakte) contact kolom (19) met een toevoer (16) voor gas en/of gas bevattende vloeistof, een vloeistof afvoer (18) en een gas afVoer (17) met desgewenst een ozon destructor (25). In de contactkolom wordt de ozon van de gasfase zo effectief mogelijk naar de vloeistoffase verplaatst. Het oplossen van het ozongas in de vloeistoffase is een essentieel onderdeel van de behandeling volgens de uitvinding.

10 Indien zich in de inkomende vloeistofstroom (13) kationen zoals ijzer en calcium bevinden, kunnen deze een nadelige invloed hebben op de oxydatie/desinfectie effectiviteit van het proces. In het bijzonder kan er neerslag gevormd worden. Een (elektro)magnetisch waterbehandelingssysteem (20) aan de water invoerzijde (13) van de vinding, alsmede mogelijk èèn in de kringloopzijde (26) zou deze neerslag (deels) 15 tegen kunnen gaan. Indien zich in de inkomende vloeistofstroom (13) zwevende delen en daaraan (of aan elkaar) geklonterde micro organismen bevinden, kan deze stroom gefilterd (24) en/of ultrasoon worden behandeld (23), waarna de desinfecterende werking van de vinding toe zal nemen vanwege de verhoogde transmissie en het vergrote behandelings oppervlak der mechanismen. De in de vinding (1) gegenereerde 20 ozon wordt via leiding (10), pomp (14) en mogelijk een venturie (15) in combinatie met een statische menger (15) aan het contactvat (19) toegevoegd. Na zekere verblijftijd in dit vat (19) kan het water in de reactiekamer (5) van de vinding (1) worden behandeld, geloosd (12), of worden gerecirculeerd. Het zal een deskundige duidelijk zijn, dat de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding talloze modificaties 25 kunnen ondergaan, zonder dat van de geest van de uitvinding wordt afgeweken.

Centraal in de vinding (1) (Figuur 1) staan één of meer UV-bronnen (9) opgesteld die een zodanig spectrum uitzend(en), dat golflengten onder de 380 nm (bijvoorbeeld 253.7 en 184.9 nm) worden gegenereerd. Lage druk UV-bronnen zijn hiervoor uiterst geschikt. Ozon generatie vindt plaats door deze UV-bron(nen) (9) met 30 een zuurstof bevattend gas of door pure zuurstof, dat via (3) de vinding (1) binnentreedt, te omspoelen. Het gas verlaat de vinding (1) door de gasafvoer (10). Het 100 4 8 56 -4- behoeft de aanbeveling de gastoevoer (3) te filteren (21) van stofdeeltjes om vervuiling van de UV-bron(en) (9) en de hem omringende kwarts wand (7) te verhinderen.

De kamer (8) waarin de UV-bron(en) zich bevind(en) wordt gescheiden van de te reactiekamer (5) door een kwartswand (7) waarop aan de waterzijde een 5 vuilafstotende laag (6) is aangebracht zoals een Teflon coating of krimpkous, of een ander materiaal met vergelijkbare werking en doorlaatbaar voor UV-licht onder 260 nm.

De te behandelen (ozon houdende) vloeistof uit het contactvat (19) wordt via leiding (18) en eventueel een ontkalkings instrument de vinding (1) binnen gevoerd via toevoer ïo (2) waar het zich beweegt tussen de vuilafstotende laag (6) en de cilindrisch gevormde fotokatalysator (4), geleidt door een vijzel met fotokatalytische werking (11). De vijzel kan tevens als pomp fungeren. Toepassing van de vijzel heeft als voordeel, dat de te behandelen vloeistof homogeen belicht wordt, en er een groot katalysator oppervlak ontstaat. Na behandeling in de reactiekamer (5) verlaat de vloeistof de inrichting via 15 afvoer (12). Waarna het gebruikt, geloosd, of opnieuw aan het contactvat (19) wordt toegevoerd.

1004856 -5-

Verwijzing der nummers zoals gebruikt in Figuren 1 en 2.

1. De vinding.

2. Inlaat voor waterige vloeistof met daarin opgelost ozongas.

5 3. Inlaat voor gas met daarin zuurstof.

4. Foto katalysator.

5. “Reaktiekamer”: Waterige vloeistof met daarin opgelost ozongas.

6 Vuilafstotende coating doorlaatbaar voor UV-licht var 300 nm en lager.

7. Kwartsglas doorlaatbaar voor UV-licht van 300 nm en lager.

10 8. Gas met daarin zuurstof en ozongas.

9. (Bijvoorbeeld een lage-druk) UV-bron, met minimaal spectraallijnen rond 184 nm en 2S4 nm.

10. Uitlaat van gas verrijkt met ozongas.

11. Vijzel met daarop aangebrachte fotokatalysator.

15 12. Uitlaat van de gereinigde waterige vloeistof.

13. Water input 14. Pomp.

15. Venturie/waterstraal pomp mogelijke in combinatie met een statische menger.

16. Mengsel van water verrijkt met ozongas.

20 17. Afgas pijp.

18. Uitgang contactvat.

19. Contactvat.

20. (Elektromagnetisch) ontkalking instrument.

21. Luchtfilter ter verwijdering van stofdeeltjes.

25 22. “Kortsluiting” van het contactvat.

23. Ultrasoon instrument.

24. Water filter (bijvoorbeeld zandfilter).

25. Ozon destructor.

26. (Elektromagnetisch) ontkalking instrument.

10048 56

Claims (5)

1. Werkwijze voor het behandelen van waterige vloeistof met het kenmerk dat men de waterige vloeistof aan een gecombineerde behandeling van een met ozon bevattend 5 gas, ultraviolette straling en fotokatalysator onderwerpt.

2. Werkwijze zoals bij 1 waarbij het ozon bevattende gas is gevormd door ultraviolette straling of door een externe ozon generator.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de ultraviolette straling een golflengte van 150-300 nm, in het bijzonder 184.9 of 172 nm, danwel 230-270 nm, 10 bijvoorbeeld 253.7 nm bezit.

4 Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de kwarts wand aan de vloeistofzijde wordt voorzien van een UV-licht doorlatende, vuilafstotende coating.

5 Werkwijze of systeem zoals aangegeven in de voorgaande beschrijving. 100 46 5 6