Pierwszenstwo: , Opublikowano: 19.VII.1973 KI." 85b,l/ll MKP C02b 1/38 UKD Twórca wynalazku: Ryszard Brych Wlasciciel patentu: Instytut Gospodarki Komunalnej, Warszawa (Polska) Urzadzenie do wytwarzania ozonu dla potrzeb uzdatniania wody lub oczyszczania scieków 1 2 Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wy¬ twarzania ozonu dla potrzeb oczyszczania scieków przy uzyciu ozonu wytwarzanego w elemencie ozonotwórczym zawierajacym elektrody, który to ozon wytwarza sie z powietrza uprzednio przygo- 5 towanego pod wzgledem fizyczno-chemicznym przy uzyciu sorbenta oddzielajacego skladniki wplywa¬ jace niekorzystnie na parametry procesu prze¬ twarzania metoda elektryczna tlenu zawartego w powietrzu na ozon jak dwutlenek wegla, dwutle- 10 nek siarki oraz siarkowodór, których obecnosc w powietrzu wplywa niekorzystnie na stezenie ozo¬ nu, W znanych urzadzeniach do uzdatniania wody lub oczyszczania scieków przy uzyciu ozonu sto¬ suje sie rózne sorbenty w celu odpowiedniego przygotowania powietrza do przetwarzania zawar¬ tego w nim tlenu na ozon.Dotychczas jako najkorzystniejsze sorbenty na¬ dajace sie do tego celu uwazano zele krzemowe oraz aktywny tlenek glinu.Podstawowa wada dotychczas stosowanych sor¬ bentów jest jednak fakt, ze nie pozwalaja one na chemiczne oczyszczanie powietrza, np. z dwutlen¬ ku wegla lub dwutlenku siarki. Tymczasem za- 25 wartosc w powietrzu zwlaszcza dwutlenku wegla wplywa niekorzystnie na przebieg procesu wytwa¬ rzania ozonu z powietrza metoda elektryczna.Poza odpowiednim przygotowaniem powietrza pod wzgledem fizyczno-chemicznym powazny so 15 20 wplyw na proces przetwarzania zawartego w nim tlenu na ozon ma przy metodzie elektrycznej ro¬ dzaj elektrod zastosowanych w elemencie ozono¬ twórczym.W znanych dotychczas urzadzeniach do wytwa¬ rzania ozonu stosuje sie elektrody o dwóch zasad¬ niczych ksztaltach a mianowicie elektrody walcowe i plytowe.Ponadto pod wzgledem rodzaju powierzchni tych elektrod rozróznia sie elektrody gladkie i siatkowe.Wszystkie wymienione typy elektrod nie pozwa¬ laly na uzyskanie optymalnych parametrów proce¬ su ozonowania, poniewaz przy uzyciu tych elek¬ trod mozliwe bylo badz uzyskanie stosunkowo du¬ zego stezenia ozonu w powietrzu na drodze wyso¬ kich napiec, badz tez niskich stezen ozonu przy stosowaniu stosunkowo malych napiec.Do uzyskania stosunkowo duzych stezen ozonu przy uzyciu dotychczas stosowanych elektrod po¬ trzebne sa wysokie napiecia i wysokie natezenie pradu co powoduje znacznie zwiekszony pobór mocy.Tak wiec pragnac zwiekszyc stezenie ozonu w powietrzu powoduje sie jednoczesnie zwiekszenie ilosci zuzywanej do tego celu energii elektrycznej.Wytwarzajac w powietrzu ozon o stosunkowo niskim stezeniu w dotychczas stosowanych elemen¬ tach ozonotwórczych ograniczalo sie nadmierne ?.u- zycie energii, ale zwiekszalo sie znacznie gaba- 67 8373 67 837 4 ryty potrzebnej instalacji a w konsekwencji i po¬ mieszczen do ozonowania wody.Celeni wynalazku jest usuniecie wspomnianych wad i umozliwienie uzyskania korzystniejszych niz dotychczas parametrów procesu ozonowania wody metoda elektryczna, zarówno przez lepsze przygo¬ towanie powietrza pod wzgledem fizyczno-chemicz- nym jak równiez przez zmniejszenie zapotrzebowa¬ nia energii elektrycznej przy jednoczesnym uzys¬ kaniu optymalnego stezenia ozonu w przetwarza¬ nym powietrzu.Dla. osiagniecia tego celu postawiono sobie za zadanie opracowac urzadzenie do wytwarzania ozo¬ nu dla potrzeb uzdatniania wody lub oczyszczania scieków, w którym zastosowany sorbent pozwalalby na usuniecie z powietrza przynajmniej znacznej ilosci dwutlenku wegla a uzyty element ozonotwór- czy pozwoli na uzyskanie duzych stezen ozonu przy stosunkowo malym poborze mocy..Zadanie to rozwiazano przez opracowanie urza¬ dzenia, w którym zgodnie z wynalazkiem jako sorbent stosuje sie sita molekularne w postaci gra¬ nulatu glinokrzemianu wapnia lub sodu, a do wy¬ twarzania ozonu w elemencie ozonotwórczym sto¬ suje sie elektrode o przekroju pierscieniowym, wy¬ konana z aluminium lub stali nierdzewnej, której powierzchnia ma postac mikroostrzy.Zastosowanie sit molekularnych tego typu w pro¬ cesie przygotowywania powietrza ma caly szereg zalet, a mianowicie stwarza duza zdolnosc adsor- bowania wilgoci z powietrza o stosunkowo nie¬ wielkiej wilgotnosci wzglednej umozliwiajac adsor- bowanie dwutlenku wegla, dwutlenku siarki oraz siarkowodoru, których obecnosc w powietrzu wply¬ wa niekorzystnie na stezenie ozonu a ponadto prze¬ bieg procesu sorpcji jest izotermiczny co eliminuje koniecznosc chlodzenia powietrza za adsorberem, nzas zuzycie energii cieplnej na regeneracje sit mo¬ lekularnych jest znacznie mniejsze niz w przypad¬ ku regeneracji zeli krzemowych." Dodatkowe zalety wynikaja z zastosowania elek¬ trod o przekroju pierscieniowym z powierzchnia w postaci mikroostrzy. Zastosowanie wspomnianych mikroostrzy, bedacych miedzy innymi zródlem naj¬ wiekszych pól elektrycznych w samodzielnych wy¬ ladowaniach, pozwala na uzyskanie stezenia ozonu na poziomie uzyskiwanym dotychczas jedynie przy mniej wiecej dwukrotnie wiekszym napieciu po¬ trzebnego do uzyskania pelnej jonizacji powietrza, a tym samym prowadzi do zmniejszenia zuzycia energii elektrycznej, poniewaz natezenie pradu nie wzrasta.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania urzadzenia na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie wedlug wy¬ nalazku w postaci schematycznej, fig. 2 — sche¬ mat wytwornicy ozonu zastosowanej w tym urza¬ dzeniu w przekroju podluznym a fig. 3 — prze¬ krój poprzeczny elektrody wzdluz linii A—A po¬ kazanej na fig. 2.Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wy¬ twarzania ozonu dla potrzeb uzdatniania wody lub oczyszczania scieków, skladajace sie ze znanych elementów takich jak np. dmuchawy, filtry, chlod¬ nice i nagrzewnice oraz przewodów 1 i 3 prowa¬ dzacych powietrze, adsorberów 2 pracujacych na zmiane i wytwornicy ozonu 5, w którym to urza¬ dzeniu zgodnie z wynalazkiem, adsorber stanowia sita molekularne w postaci granulek glinokrzemia- 5 nu wapnia lub^odu, a niezaleznie od tego adsor- bera wytwornica ozonu 5 zawiera elektrody 12 o przekroju pierscieniowym i powierzchni utworzo¬ nej przez miniaturowe ostrza 18.Korzystnym jest dla dzialania urzadzenia we- io dlug wynalazku, jesli wysokosc ostrzy wykonanych na elektrodzie nie przekracza 0,1 szerokosci prze¬ strzeni wyladowczej 16 a podstawa ostrza ma sze¬ rokosc w granicach od 0,5 do 1,0 jego wysokosci ostrza.Przy stosowaniu urzadzenia wedlug wynalazku najkorzystniejszym jest uzywanie glinokrzemianu wapnia lub sodu o porowatosci rzedu 4 A.Mozna równiez stosowac inna odmiane urzadze¬ nia, w którym miniaturowe ostrza wykonane sa na wewnetrznej powierzchni rury 13 otaczajacej elek¬ trode 12 wysokiego napiecia. Uzyskuje sie je na szkle przez wytwarzanie lub przez metalizacje natryskowa. Uzyskiwane w efekcie stezenie ozonu jest takie same jak przy zastosowaniu miniaturo¬ wych ostrzy na elektrodach.Na fig. 1 rysunek uwidacznia tylko elementy istotne dla wynalazku z pominieciem znanych ele¬ mentów urzadzenia. Urzadzenie to zawiera pompe do tloczenia powietrza 2, która poprzez uklad fil¬ trów, podobnie jak pompa nie pokazanych na ry¬ sunku, tloczy powietrze przewodem 1 do adsorbe¬ rów 2, polaczonych z jednej strony przewodem 1 z ukladem filtrów a z drugiej strony przewodem 3 z wytwornica ozonu 5 pokazana na fig. 2.Wytwornica ozonu 5 jest umieszczona w cylin¬ drycznej obudowie 4 i podzielona dwoma przegro¬ dami 6 na trzy komory: górna komore powietrza 7 zaopatrzona w wlotowy króciec 8, srodkowa ko¬ more ozonu 9 zakonczona wylotowym króccem 10 i dolna komora wodna 11 wyposazona w powta¬ rzalne elementy ozonotwórcze w postaci elektrod 12 umieszczonych wewnatrz szklanych rur 13 opie¬ rajacych sie o dno komory wodnej 11, oraz w przelewowa rure 14 odprowadzajaca nadmiar wo¬ dy i wlotowy króciec 15. Miedzy szklanymi rura¬ mi 13 a elektrodami 12 znajduje sie przestrzen wyladowcza 16. Elektrody 12 posiadaja w dolnej czesci otwory 17 a ich powierzchnie sa pokryte miniaturowymi ostrzami 18.Dzialanie urzadzenia jest nastepujace: Powietrze tloczone przez pompe zostaje oczyszczo¬ ne mechanicznie w ukladzie filtrów, nie pokaza¬ nych na rysunku, a nastepnie doprowadzone jest przewodem 1 do adsorberów 2. Po przejsciu przez adsorbery gdzie nastepuje fizyczno-chemiczne oczyszczenie powietrza, powietrze przeplywa prze¬ wodem 3 do komory powietrznej 6 wytwornicy ozonu 5. Nastepnie przedostaje sie do srodka elek¬ trod 12 i porusza sie w kierunku ich dna, skad wydostaje sie otworami 17 do przestrzeni wyla¬ dowczej 16, gdzie na skutek przylozonego do elek¬ trod 12 napiecia 7000 do 15 000 V nastepuje joni¬ zacja powietrza uzyskujac ozon, który przeplywa do góry w przestrzeni wyladowczej 16, wchodzi do 20 25 80 S5 40 45 50 55 •007 837 5. komory ozonu 9 i zostaje odprowadzony poprzez króciec 8.Przeprowadzone na opisanym urzadzeniu próby pozwolily stwierdzic, ze uzyskane stezenie ozonu w zjonizowanym powietrzu wynosi od 8 do 15 g/m3 Oa przy stosowanym napieciu rzedu Y do 15 kV, podczas gdy dotychczas znane sposoby jonizacji powietrza dla celów uzdatniania wody lub oczysz¬ czania scieków pozwalaja na uzyskanie stezenia rzedu 8 g/m3, jednakze dopiero przy napieciu rze¬ du 20 kV.Jak z tego wynika urzadzenie wedlug wynalazku pozwala na mniej wiecej dwukrotne zmniejszenie napiecia a tym samym poboru mocy przy^ zacho¬ waniu takiego samego stezenia ozonu w jonizowa¬ nym powietrzu. ; PL