NL1027401C2 - Werkwijze voor het desinfecteren van water en/of oxideren van stoffen in water bij de bereiding van drinkwater onder gebruikmaking van ozon met verminderde bromaatvorming. - Google Patents

Description

\ *

Werkwijze voor het desinfecteren van water en/of oxideren van stoffen in water bij de bereiding van drinkwater onder gebruikmaking van ozon met verminderde bromaatvorming

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het desinfecteren van water en/of oxideren van stoffen in water bij de bereiding van drinkwater onder gebruikmaking van ozon.

5 Een dergelijke werkwijze is bijvoorbeeld bekend uit het gebied van de bereiding van drinkwater.

Bij het bereiden van drinkwater, is desinfecteren van water en/of oxideren van stoffen in water een zeer belangrijke stap. Het is gebruikelijk om hiervoor ozon toe te 10 passen, en wel gasvormige ozon.

Gedurende ozonbehandeling van bromidehoudend water, zoals bij gebruik van oppervlaktewater, ontstaat bromaat. Bromaat is schadelijk voor de gezondheid omdat het vermoedelijk carcinogeen is.

15 Derhalve is het een doel van de onderhavige uitvin ding om een werkwijze voor het desinfecteren van water en/of oxideren van stoffen in water onder gebruikmaking van ozon te verschaffen met verminderde bromaatvorming en goede desinfectie.

20 Hiertoe is de werkwijze volgens de uitvinding geken merkt doordat ozon in opgeloste vorm wordt toegepast.

Met voordeel wordt onder toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding aanzienlijk minder bromaat gevormd dan onder toepassing van de bekende werkwijze, waarbij ozon in 25 gasvorm wordt toegevoegd aan de te behandelen waterstroom, terwijl vergelijkbare of betere desinfectie- en/of oxidatie-capaciteit wordt verkregen in vergelijking met de bekende werkwijze.

Dit is des te verrassender in het licht van het vele 30 onderzoek dat tot dusverre is verricht naar het verminderen van bromaatvorming. Hierbij zijn voornamelijk chemische en hydrodynamische benaderingen gevolgd, waarbij ozon gasvormig in het te behandelen water wordt gebracht. Onder andere beschreven is pH-verlaging, toevoegen van ammonium, toevoegen 1027401 2 van ammonium voorafgegaan door chlorering, wegvangen van hy-droxylradicalen en wegvangen van hypobroomzuur. Verder zijn onderzochte hydraulische maatregelen de toepassing van getrapte in plaats van eentraps bellenkolommen, tegenstroom in 5 plaats van meestroom bellenkolommen en het gebruik van statische mengers voor het oplossen van ozon in plaats van het gebruik van bellenkolommen. Uit eerder onderzoek heeft men geconcludeerd dat er slechts een klein verschil in bromaatvor-ming is tussen, de verschillende conventionele hydraulische 10 werkwijzen en dat bromaatvorming hoofdzakelijk wordt beheerst door chemische en niet door hydraulische omstandigheden.

Het is opvallend dat bij de beschreven hydraulische benaderingen voor het verminderen van bromaatvorming ozon in gasvorm wordt geïntroduceerd in de te behandelen stroom. Of-15 schoon de bromaatproblematiek reeds lang speelt, is het doseren van ozon in opgeloste vorm, zoals in de werkwijze van de onderhavige uitvinding het geval is, nog niet eerder beschreven als werkwijze voor verminderde bromaatvorming in drinkwater. Door ozon in opgeloste vorm in plaats van in gasvorm toe 20 te voegen en vervolgens grondig te mengen ontstaan veel betere omstandigheden voor massa-overdracht. Dit heeft tot gevolg dat aanzienlijk minder bromaat ontstaat dan met bekende hydraulische werkwijzen, terwijl de desinfectie- en oxidatieca-paciteit gehandhaafd blijft of zelfs beter wordt. Voordeel 25 ten opzichte van een chemische benadering is voorts dat toevoeging van chemicaliën niet nodig is. Het is algemeen gebruikelijk dat toevoeging van chemicaliën zoveel mogelijk dient te worden voorkomen bij de bereiding van drinkwater.

In een volgend aspect heeft de onderhavige uitvin-30 ding betrekking op een werkwijze voor het desinfecteren van water en/of oxideren van stoffen in water onder gebruikmaking van ozon, welke werkwijze wordt gekenmerkt doordat dat ozon wordt opgelost in een eerste waterstroom onder oplevering van een eerste waterstroom met daarin opgeloste ozon, welke wa-35 terstroom vervolgens wordt gemengd met een te desinfecteren en/of oxideren tweede waterstroom.

In een andere uitvoeringvorm is de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de eerste waterstroom wordt voorbehandeld door geheel of gedeeltelijk verwijderen van t027401 3 bromide en/of geheel of gedeeltelijk verwijderen van organisch materiaal en/of verlagen van de pH vóór het oplossen van ozon in de eerste waterstroom.

Dit heeft als voordeel dat door de lagere bromaat-5 vorming verassend meer ozon kan worden gedoseerd met een hogere desinfectie- en/of oxidatiecapaciteit zonder de nadelen van (extra) vorming van bromaat. c

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt de voorbehandeling 10 uitgevoerd door ionenwisseling, omgekeerde osmose, actieve koolfiltratie, coagulatie, flocculatie, of toevoegen van vlokmiddelen, zuur of base of een combinatie daarvan.

Bij voorkeur bedraagt de eerste waterstroom minder dan 10 volumeprocent van de tweede waterstroom.

15 Voorts verdient het de voorkeur wanneer de twee wa terstromen in de werkwijze volgens de uitvinding na vermengen in een contactruimte worden gebracht. Meer bij voorkeur is de contactruimte een leiding met propstroom karakteristiek.

De concentratie ozon in de tweede waterstroom na 20 menging met de eerste waterstroom bedraagt bij voorkeur minder dan 10 mg/1.

Dit levert doelmatige desinfectie en/of oxidatie op.

In een volgend aspect wordt de werkwijze volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt dat de waterstroom waarin ozon 25 wordt opgelost onder oplevering van de eerste waterstroom afkomstig is van de te desinfecteren en/of oxideren tweede waterstroom.

Dit heeft als voordeel dat er geen externe waterstroom nodig is.

30 In een andere voorkeursuitvoeringsvorm wordt ozon in de eerste waterstroom opgelost onder een druk van 0-5 bar.

Met voordeel worden zo hogere ozonconcentraties in de eerste waterstroom verkregen.

De onderhavige uitvinding heeft voorts betrekking op 35 een inrichting voor het desinfecteren van water en/of oxideren van stoffen in water bij de bereiding van drinkwater, welke inrichting is gekenmerkt door middelen voor het oplossen van ozon 6, een menger 8, en een contactruimte 10.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting 1027401 4 volgens de onderhavige uitvinding zijn de middelen voor het oplossen van ozon 6 een bellenkolom.

In een volgende voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is de menger 8 een statische 5 menger.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding heeft de contactruimte 10 een propstroom karakteristiek.

In weer een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de 10 inrichting volgens de onderhavige uitvinding is de inrichting verder voorzien van middelen voor het voorbehandelen van water 4.

Onder gebruikmaking van een dergelijke inrichting kan, door de lagere bromaatvorming, verassend meer ozon wor-15 den gedoseerd met een hogere desinfectie- en/of oxidatiecapa-citeit zonder de nadelen van (extra) vorming van bromaat.

Bij voorkeur omvatten de middelen voor het voorbehandelen van water 4 een ionenwisselaar, een omgekeerde osmose installatie, een actieve koolfilter, een coagulatie floc-20 culatie installatie of doseersystemen voor vlokmiddelen, zuren en basen of een combinatie daarvan.

Schematische weergaven van voorkeursuitvoeringsvormen van de werkwijze volgens de uitvinding onder gebruikmaking van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding zijn 25 getoond in de Figuren 1,2 en 3.

In de Figuren 1,2 en 3 stelt pijl 1 de invoerstroom bestaande uit het te desinfecteren water en/of het water met daarin de te oxideren stoffen voor (tweede waterstroom), stelt pijl 2 de eerste waterstroom voor, stelt pijl 3 een 30 ozongasstroom voor, stelt 4 middelen voor het voorbehandelen van water voor, stelt pijl 5 de voorbehandelde eerste water-troom voor, stelt 6 middelen voor het oplossen van ozon voor, stelt 7 de eerste waterstroom stroom met opgelost ozon voor, stelt 8 een menger voor, stelt pijl 9 de gemengde eerste en 35 tweede stroom voor, is 10 een contactruimte en stelt 11 een uitvoerstroom voor.

In Figuur 1 is de eerste waterstroom 2 afkomstig van de tweede waterstroom 1 en wordt deze vervolgens bij 4 voorbehandeld op een van de bovengenoemde wijzen, waarna bij 6 1027401 5 toevoeging van ozon plaatsvindt onder oplevering van een eerste waterstroom met daarin opgeloste ozon 7, welke vervolgens onder gebruikmaking van menger 8 wordt vermengd met de tweede te desinfecteren en/of oxideren waterstroom 1 onder opleve-5 ring van een gemengde stroom weergegeven met pijl 9, die contact ruimte 10 wordt ingevoerd onder oplevering van uitvoer-stroom 11.

In Figuur 2 is de eerste waterstroom niet afkomstig van de tweede waterstroom, maar wordt de werkwijze overigens 10 op gelijke wijze uitgevoerd.

In Figuur 3 is de eerste waterstroom niet afkomstig van de tweede waterstroom en wordt geen voorbehandeling uit-gevoerd, maar wordt de werkwijze overigens op gelijke wijze uitgevoerd.

15 De invoerstroom 1 bestaande uit het te desinfecteren water en/of water met daarin te oxideren stoffen kan al dan niet voorbehandeld zijn.

De ozongasstroom 3 kan ozon in lucht of ozon in i zuurstof zijn.

20 De menger 8 is bij voorkeur een statische menger die zorgt voor onmiddellijke en snelle menging van de ozonhouden-de stroom 7 en de invoerstroom 1. In een statische menger worden de stromen gemengd door een aantal maal te versnijden en te draaien. De menger kan ook een andere menger zijn, zo- 25 als bijvoorbeeld een venturi-menger, roerders of andere geschikte mechanische of vloeistofmechanische menginrichtingen.

Bij menging wordt door het ozon bijna ogenblikkelijk een deel van het opgelost organisch materiaal en andere stoffen geoxideerd en worden raicro-organismen gedood.

30

Voorbeeld 1

Toepassing van opgeloste ozon voor drinkwaterberei-ding met verminderde bromaatvorming.

35 Het onderhavige voorbeeld licht een werkwijze vol gens Figuur 2 toe. De invoerstroom 1 bestond uit natuurlijk gefiltreerd oppervlaktewater en had een debiet van 90 tot 95 1/h, een pH van 8, een temperatuur van 10°C en een bromidege-halte van 160 pg/l. De eerste stroom 2 bestond uit drinkwater 1 0274 01 _ . _ 6 en had een debiet van 5 tot 10 1/h (5-10% van de invoerstroom 1). De eerste stroom 2 werd voorbehandeld bij 4 door middel van omgekeerde osmose. Tijdens de voorbehandeling 4 werd het in het drinkwater aanwezige bromide verwijderd zodat bij het 5 oplossen van ozon in de eerste stroom geen bromaat werd gevormd. De geconditioneerde eerste stroom 5 werd in een bel-lenkolom gebracht waar ozon in gasvorm werd toegevoegd.

De ozongasstroom 3 werd verkregen uit medicinale, lucht met een ozonconcentratie in het gas variërend van 10-50 10 g/Nm3 afhankelijk van de gewenste ozondosering na menging. Met een ozonbellenkolom 6 werd het ozon opgelost in de geconditioneerde eerste stroom 5 onder een druk van 0,5 bar. De ozon bellenkolom 6 was een tegenstroomkolom met een rendement variërend van 70-90% afhankelijk van de ozon in gas concentra-15 tie, zodat de ozonconcentratie in de eerste stroom met opgelost ozon 7 10-30 mg/1 bedroeg. De verblijftijd in de bellenkolom 6 was 20 minuten. De eerste stroom 7 bedroeg 5-10% van de invoerstroom zodat de ozonconcentratie in de invoerstroom na menging in de statische menger 8 0,7-2,1 mg/1 bedroeg. Na 20 menging stroomde de gemengde stroom met opgelost ozon 9 rechtstreeks in de contactruimte 10 met een verblijftijd van ongeveer 2,5 minuten en een nagenoeg perfecte propstroom karakteristiek. De uitvoerstroom 11 verliet de contactruimte j met minimaal dezelfde desinfectie als onder gebruikmaking van 25 een conventionele ozoninstallatie, waarbij de totale hoofdstroom werd behandeld in een bellenkolom, en met 84% tot 92% minder bromaat dan in de conventionele ozoninstallatie werd gevormd, zie tabel 1. In tabel 1 is ook te zien dat de bro-maatconcentratie bij bijna twee keer zo hoge ozon doseringen 30 onder toepassing van de werkwijze volgens onderhavige uitvin- ding slechts de helft is van de concentratie die met conventionele werkwijzen ontstaat.

| i 1027401 j

I 1 I

7

Tabel 1 Bromaat reductie bij werkwijze onderhavige uitvinding I Conventionele werkwijze | Werkwijze onderhavige uit- __I_vinding_;__

Ozon Bromaat f Ozon Bromaat Bromaat dosering concentratie dosering concentratie reductie [mg/1] [ug/l] [mg/1] [ug/l] (%3 0,80__3j_l__0,70__<0,5*__>84 0,88 3,4 0,85 <0,5* >85 1,11__9/7__1,04__0/5__92 1,21 7,8 1,15 1,2 85 ! ___1,72 ~ 4,1 2,13 3,9 * 0,5 μg/l is de. detectiegrens voor bromaat 1027401

Claims (17)

1. Werkwijze voor het desinfecteren van water en/of oxideren van stoffen in water bij de bereiding van drinkwater onder gebruikmaking van ozon, met het kenmerk, dat ozon in opgeloste vorm wordt toegepast.

2. Werkwijze voor het desinfecteren van water en/of oxideren van stoffen in water bij de bereiding van drinkwater onder gebruikmaking van ozon, met het kenmerk, dat ozon wordt opgelost in een eerste waterstroom onder oplevering van een eerste waterstroom met daarin opgeloste ozon, welke water- 10 stroom vervolgens wordt gemengd met een te desinfecteren en/of oxideren tweede waterstroom.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de eerste waterstroom waarin ozon wordt opgelost wordt voorbehandeld vóór het oplossen van ozon in die waterstroom 15 onder oplevering van een eerste waterstroom met daarin opgelost ozon.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de eerste waterstroom wordt voorbehandeld door geheel of gedeeltelijk verwijderen van bromide en/of geheel of gedeel- 20 telijk verwijderen van organisch materiaal en/of verlagen van de pH.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de voorbehandeling wordt uitgevoerd door ionenwisseling, omgekeerde osmose, actieve koolfiltratie, coagulatie,· floccu- 25 latie, of toevoegen van vlokmiddelen, zuur of base of een combinatie daarvan.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 2-5, met het kenmerk, dat de eerste waterstroom minder dan 10 volumepro-cent bedraagt van de tweede waterstroom.

7. Werkwijze volgens één der conclusies 2-6, met het kenmerk, dat de twee waterstromen na vermengen in een contac-truimte worden gebracht.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de contactruimte een leiding is met propstroom karakte- 35 ristiek.

9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, 1 0 2740 1___ » met het kenmerk, dat de concentratie ozon in de tweede waterstroom na menging met de eerste waterstroom minder dan 10 mg/1 bedraagt.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, 5 met het kenmerk, dat de waterstroom waarin ozon wordt opgelost onder oplevering van de eerste waterstroom afkomstig is van de te desinfecteren en/of oxideren tweede waterstroom.

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ozon wordt opgelost onder een druk van 10 0-5 bar.

12. Inrichting voor het desinfecteren van water en/of oxideren van stoffen in water bij de bereiding van drinkwater, welke inrichting is gekenmerkt door middelen voor het oplossen van ozon (6), een menger (8), en een contact- 15 ruimte (10).

13. Inrichting volgens conclusie 12,met het kenmerk, dat de middelen voor het oplossen van ozon (6) een bellenkolom zijn.

14. Inrichting volgens conclusie 12 of 13,met het 20 kenmerk dat de menger (8) een statische menger is.

15. Inrichting volgens één der conclusies 12-14, met het kenmerk, dat de contactruimte (10) een propstroom karakteristiek heeft.

16. Inrichting volgens één der conclusies 12-15, met 25 het kenmerk, dat deze verder is voorzien van middelen voor het voorbehandelen van water (4).

17. Inrichting volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de middelen voor het voorbehandelen van water een ionenwisselaar, een omgekeerde osmose installatie, een actie- 30 ve.koolfilter, een coagulatie flocculatie installatie of do-seersystemen voor vlokmiddelen, zuren en basen of een combinatie daarvan omvatten. 1027401 ί _ _ _ i