DE3149681A1

DE3149681A1 - Vorrichtung zur intermittierenden ozoneinspeisung

Info

Publication number: DE3149681A1
Application number: DE19813149681
Authority: DE
Inventors: Shigeki Nakayama; Masaaki Tanaka; Shiro Yamauchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-05-12
Filing date: 1981-12-15
Publication date: 1982-12-02
Anticipated expiration: 2001-12-16
Also published as: DE3149681C2; US4453953A

Description

1Ä-3765

ΜΕ-579
(F-6398)

MITSUBISHI DEMICE KABUSHXKI KAISHA Tokyo j Japan

Vorrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung.

Ozon hat eine beträchtlich® oxidierende Wirkung und führt nicht zu Umweltverschmutzungen. Daher wird Ozon auf verschiedenen Gebieten für Behandlungen zur Verringerung der Umweltverschmutzung eingesetzt sowie in der chemischen Industrie» Je nach dem Zweck der Ozonverwendung, wählt man entweder eine kontinuierliche Ozonbehandlung oder ein© intermittierend© Ozonbehandlung. Eine intermittierend© Ozonbehandlung wird gewählt zur Verhinderung ei-

ner Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit von Kühlwasserrohren in Kraftwerken, chemischen Fabriken oder Bearbeitungsfabriken. Derartige Beeinträchtigungen können hervorgerufen werden durch das Anhaften von lebenden Organismen, z.B. Algen oder Schalentieren. Durch diese Beeinträchtigung wird die Wärmeaustauscheffizienz verschlechtert oder die Rohrleitungen werden sogar verstopft. Bei einem Testgerät zur Untersuchung der Waaserqualität oder bei anderen Instrumenten können durch das Anhaften von Algen oder Schalentieren in der Rohrleitung für das saubere Wasser oder in der Rohrleitung für das Abwasser verschiedene Probleme auftreten. Zur Abhilfe wird Ozon intermittierend eingespeist und hierdurch soll die Fortpflanzung der lebenden Organismen inhibiert werden. Die Einspeisung erfolgt an einem oder an mehreren Tagen. Sie erfolgt ein oder mehrmals pro Tag während mehrerer Minuten pro Einspeisung.

Wenn-ein Ozonisator während der intermittierenden Anwendung des Ozons intermittierend betrieben wird, so sind großdimensionierte Ozonisatoren erforderlich. Diese führen zu hohen Anlagekosten. Gewöhnlich verwendet, man daher Geräte zur intermittierenden Ozoneinspeisung, bei denen das Ozon in einem kleineren Ozonisator erzeugt wird und in Silikagel bei niedriger Temperatur während relativ langer Zeiten (ein bis mehrere Tage) gespeichert wird. Das Ozon wird sodann desorbiert, und zwar jeweils während mehrerer Minuten zur Einspeisung des Ozons in das zu behandelnde Wasser.

Fig. 1(a) zeigt ein Diagramm einer herkömmlichen Anlage zur intermittierenden Ozoneinspeisung. Fig. 1(b) zeigt einen Schnitt eines Adsorptions-Desorptions-Turms entlang einer senkrechten Ebene. Die Einrichtung gemäß Fig. 1 umfaßt einen Ozonisator 1, einen Adsorptions-Desorptions-

Turm 2₉ in den ozonisiertsr Sauerstoff aus dem Ozonisator 1-eingeführt wird, ein Rückleitungsgebläse 3 zur Rückführung des Sauerstoffs vom Adsorptions-Desorptions-Turm 2 zum Ozonisator 1, ©ine Sauerstoff-Einspeisungsquelle 4 für den Ozongenerator 1_s elektromagnetische Ventile 5a bis 5ds, einen Tank 6 für die Aufnahme von heißer Salzlösung aus dem Adsorptions-Desorpti'ons-Turm 2, ein Heizgerät 7 für den Tank 6 für die heiße Salzlösung, eine Pumpe 8 zur Förderung d©r Salzlösung zum Adsorptions-Desorptions-Turm 2_$ eine Kühlanlage 9 zur Kühlung des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 und einen Wasserinsektor zum Ansaugen des Ozons aus dem Adsorptions-Desorptions-Turm 2.

Die Einrichtung gemäß Fig. 1(b) umfaßt ein Ozonadsorptionsipittel 2a in einem Adsorptions-Desorptions-Turm 2, Gewöhnlich besteht dieses aus Silikag©!. Ferner ist eine Innensäule 2b für di© Unterbringung des Ozonadsorptionsmittels vorgesehen sowie ein© Außensäule 2e* Zwischen der Innensäule und der Außensäule ist ein Tank für eine Adsorptions-Desorptions-Salzlösung vorgesehen. Eine Verdampfer-'rohrleitung 2e ist in engem Kontakt mit der Innensäule 2b vorgesehen und mit der Kühlanlage 9 verbunden.

Im folgenden soll die Arbeitsweise dieser Anlage erläutert, werden» und zwar anhand des Zeitdiagramms der Fig.2. Die Arbeitsweise wird in- eine Ozonadsorptionsperiode und eine Ozondesorptionsperiod© unterteilt_o Die Pfeillinien bezeichnen die Arbeitszeiten der verschiedenen Geräte. Im Falle der elektromagnetischen Luftventile bezeichnen die Pfeillinien den öffnungszustandο

Im folgenden soll der Ozonadsorptionsprozeß Im einzelnen @rläut©rt w©rd®ne Ein Sauerstoffkreislaufsystem wird ge-

bildet durch den Ozonisator 1, den Adsorptions-Desorptions-Turm 2 und das Kreislaufgebläse 3 in dieser Reihenfolge. Elektromagnetische Ventile 5a, 5b sind geöffnet und elektromagnetische Ventile -5c, 5d sind geschlossen. Der Sauerstoff strömt von einer Sauerstoffeinspeisungsquelle 4 mit konstantem Druck (gewöhnlich 2 ata) in das System. Der im Ozonisator 1 gebildete, ozonisierte Sauerstoff wird in den Adsorptions-Desorptions-Turm eingespeist, in dem das Ozon durch ein Ozonadsorptionsmittel 2a adsorbiert wird. Der nichtozonisierte Sauerstoff (95% oder mehr) wird vom Gebläse 3 in den Ozonisator 1 zurückgeführt. Auf diese Weise wird das Sauerstoffkreislaufsystem gebildet. Der Turm wird auf eine.Temperatur unterhalb -JO⁰C abgekühlt, und zwar mit Hilfe einer Kühlanlage 9 während der Ozonadsorptionsperiode. Die Menge des im Turm 2 adsorbierten Ozons ist umso höher, je niedriger die Temperatur des Silikagels ist.

Gewöhnlich erfolgt die Kühlung durch Verdampfen von Freon, welches in der Kühlanlage 9 komprimiert wird. Diese Verdampfung erfolgt in dem Verdampferrohr 2a, welches in engem Kontakt mit der Innensäule 2b steht. Auf diese Weise wird Ozon im Adsorptions-Desorptions-Turm 2 adsorbiert. Wenn die Konzentration des Ozons im Ozonadsorptionsmittel 2a nach einer bestimmten Zeitdauer einen Wert in der Nähe der Sättigungskonzentration erreicht, beginnt das Ozon, vom Gasauslaß des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 auszutreten. Wenn nun der Adsorptionsbetrieb fortgesetzt wird, nachdem das Ozon auszutreten beginnt, so bedeutet dies einen Verlust elektrischer Energie. Daher wird nun der Adsorptionsvorgang unterbrochen und die Desorption wird begonnen. Die Desorption findet während einer vorbestimmten Zeitdauer statt.

*SiMii ^;.'"

3""1

Im folgenden soll die Qzondasorption näher erläutert werden. Bei der Qzondesorption- sind die elektromagnetischen Yentil© 5a, 5b geschlossen und die elektromagnetischen Ventile 5c, 5d sind g©öffn©t_e Wasser wird in den Wasserejektor 10 eingespeist, und Ozon wird unter vermindertem Dmck aus dem Adsorptions-Desorptions-Turm 2 angesaugt. " Das Ozon wird aufgelöst, und man erhält ozonisiertes Wasser. Gleichzeitig wird eine Pumpe-8 betätigt, welche -Salzlösung aus ©inem heißen Salzlösungstank.6_? welcher mit einem Heizgerät 7 "beheizt wird und gewöhnlich eine Temperatur, "von 5O⁰C besitzt, in d©n Adsorptions-Desorptions-Salzlösungstank 2d einspeist» Nun wird das Ozonadsorptionsmittel 2a, welches-während der Adsorptionsperiode auf die niedrig© Temperatur abgekühlt wurde, erhitzt, wodurch die Desorption des Ozons beschleunigt wird.

Die Ozonadeorption wird während einer relativ langen Zeitdauer durchgeführt, z.B. während eines bis mehrerer Tage, während andererseits die Desorption des Ozons während einer relativ kurzen Zeitdauer, insbesondere während einer bis mehrerer Minuten, erfolgt, und zwar durch das Erhitzen des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 unter Einwirkung des verminderten Drucks. Nach der Desorption wird die Adsorption wiederum gestartet, ind©m man Sauerstoff von der Sauerstoffeinspeisungsquelle 4 her in das System einleitet und indem man den Adsorptions-Desorptions-Turm 2 mit dem Kühlgerät 9 kühlt*

Bei den herkömmlichen Geräten mit intermittierender Ozoneinspeisung, bei· denen Ozon in ein Wasserrohrleitungssystem eingeführt wird, besteht die Möglichkeit,daß das Wasser zurücksteigt und in den Adsorptions-Desorptions-Turm 2 gelangt- Dies hat seinen Grund darin, daß die Desorption im Turm 2 bei vermindertem Druck, d.h. bei einem Druck unterhalb Atmosphärendruck, stattfindet. Wenn

das Wasser in umgekehrter Richtung in den Adsorptions-Desorptions-Turm 2 strömt, d.h. zurücksteigt, so kommt es im Silikagel, in dem eine große Menge Ozon und Sauerstoff adsorbiert ist, zu einer abrupten Zersetzung oder Desorption des Ozons, und somit besteht die Gefahr einer Explosion. Selbst wenn eine Explosion nicht zustandekommt, so muß doch die Silikagelfüllung durch neues Silikagel ersetzt werden, da feuchtes Silikagel Ozon nicht zu adsorbieren vermag. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem intermittierenden Ozoneinspeisungsgerät, mit dem das Zurücksteigen von Wasser in den Adsorptions-Desorptions-Turm 2 mit Sicherheit vermieden werden kann.

Das Zurücksteigen von Wasser in das Silikagel der herkömmlichen Anlage soll im folgenden näher erläutert werden, und zwar zusammen mit bisherigen Versuchen zur Verhinderung dieses Vorgangs. Die Erläuterungen beziehen sich auf die Fig. 1 bis 3. Nach beendeter Ozondesorptionsperiode beträgt der Druck im Adsorptions-Desorptions-Turm 2 gewöhnlich 0,1 ata. Dieser Zustand reicht aus, eine Rückwärtsströmung des Wassers in einer Wasserrohrleitung während einer Sauerstoffpackungsperiode zu verursachen. Das Zurücksteigen von Wasser kann jedoch verhindert werden, wenn man das elektromagnetische Ventil 5c schließt. Da das herkömmliche elektromagnetische Ventil eine Richtwirkung aufweist und die Strömung in einer Richtung unterbricht, werden gewöhnlich zwei elektromagnetische■Ventile 5c1, 5c2 verwendet, welche entgegengesetzt gerichtet in Reihe geschaltet werden. Das elektromagnetische Ventil 5c1 dient in der Hauptsache dazu, ein Austreten von Ozon und Sauerstoff aus dem System während der Ozonadsorptionsperiode zu verhindern. Das elektromagnetische Ventil 5c2 dient dazu, den Eintritt von Wasser (oder von Luft außerhalb des Systems) in den Turm 2 zu verhindern,

314S681

während der Zeitdauer zwischen beendeter Ozondesorption und der Füllung des Systems mit Sauerstoff. Das herkömmliche elektromagnetische Ventil 5c ist gewöhnlich ein elektromagnetisches Ventil ohne Leckage. Es sorgt für eine vollständige Unterbindung der Gas-, oder Flüssigkeitsströmung, wenn es geschlossen'ist. Ventile dieser Art sind äußerst t©uer und haben eine kurze Lebenszeit. Trotz der Verwendung zweier derartiger elektromagnetischer Ventile 5c1, 5c2 zur Verhinderung eines Zurücksteigens des Wasser in den Adsorptions-Desorptions-Turm 2 besteht dennoch das Risiko einer Rückwärtsströmung des Wassers während der Sauerstoffpackungsperiode in der Betriebssequenz gemäß Fig₀ 2„ wenn z.B. der Ventilkörper des elektromagnetischen Ventils 5c durch Fremdkörper verstopft wird, so daß ein vollständiges Verschließen des Ventils verhindert wird. Während der Ozonadsorptionsperiode, welche d@n Hauptanteil der Betriebszeit der herkömmlichen Anlage ausmacht, besteht die Gefahr einer Wasserleckage, so daß Wasser in das Silikagel gelangen kann, auch wenn die Leckage gering ist.

Im folgenden soll noch ein weiteres Problem der herkömmlichen intermittierenden Ozoneinspeisungsgeräte erläutert werden. Gewöhnlich verwendet man als Sauerstoffquelle 4 für kleindimensionierte Geräte einen Sauerstoffbehälter. Der Behälter weist einen Wassergehalt von etwa 1000 TpM auf j wenn der Taupunkt des Sauerstoffs etwa -20⁰C beträgt« Nahezu das gesamte Wasser \i±rä in dem mit Silikagel gepackten Adsorptions-Desorptions-Turm 2 adsorbiert, da Silikagal ein starkes Absorptionsmittel darstellt. Wenn das Silikagel'Wasser adsorbiert, so wird die Ozonadsörptionskapazität des Silikagels verringert, und Ozon wird außerdem zersetzt, xrodurch die Menge des adsorbierten Ozons und somit auch die Menge des desorbierten Ozons j® nach der Menge das adsorbierten Wassers herab-

ft

gesetzt wird. Bei herkömmlichen Geräten ist es daher erforderlich, das Silikagel periodisch auszutauschen, um einen normalen Betrieb der Apparatur zu gewährleisten. Dies erfordert einen großen Arbeitsaufwand und hohe Kosten. Es ist ferner erforderlich, den Betrieb der Apparatur während mehrerer Tage zu unterbrechen, um das Silikagel auszutauschen. Während dieser Unterbrechung des Be- ' triebs setzen sich lebende Organismen an den Innenflächen der Rohrleitungen an. .

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Nachteile der herkömmlichen Geräte zu überwinden und einen intermittierenden Ozoneinspeisungsapparat zu schaffen, bei dem die Gefahr einer Rückwärtsströmung des Wassers eliminiert wird, und zwar durch Aufrechterhaltung einer Saugwirkung selbst nach der Beendigung des Desorptionsbetriebs, bis der Druck auf der Saugseite niedriger ist als der Druck im Adsorptions-Desorptions-Turm.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, einen Apparatur zur intermittierenden Ozoneinspeisung zu schaffen, bei dem die Rückwärtsströmung des Wassers eliminiert wird, und zwar dadurch, daß man in den Strömungskanal für das desorbierte Ozon zwei elektromagnetische Ventile einbaut, und zwar in entgegengesetzter Richtung. Die Rohrleitung für das desorbierte Ozon ist zwischen dem Adsorptions-Desorptions-Turm und einem Saugteil vorgesehen. Darüberhinaus wird ein weiteres Ventil vorgesehen, welches mit der Rohrleitung verbunden ist, die die beiden entgegengesetzt gerichteten, elektromagnetischen Ventile verbindet. Hierdurch wird eine Strömung der Flüssigkeit gestattet, mit Ausnahme der Ozondesorptionsperiode.

• «a a β β β»

Ferner ist ©s Aufgabe der Erfindung, eine Apparatur zur intermittierenden Einspeisung von Ozon zu schaffen, die einen Feuchtigkeitsentfernungsturm an der Auslaßseite aufweist, und zwar in Relation zu einer Sauerstoffeinspeisungsquelle, so daß man den Austausch des Silikagels im Adsorptions-Desorptions-Turm vermeiden kann.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum intermittierenden Einspeisen von Ozon gelöst, . welch© einen Ozonisator für die Umwandlung von Sauerstoff in ozonisierten Sauerstoff umfaßt sowie einen Adsorptions-Desorptions-Turm zur Adsorption des Ozons aus dem ozonisierten Sauerstoff und zur Desorption des Ozons. Der beim Adsorbieren des Ozons im Adsorptions-Desorptions-Turm verbleibende Sauerstoff wird zum Ozonisator zurückgeführt. Der Adsorptions-Desorptions-Turm wird während der Qzonadsorptionsperiod© gekühlt. Er wird andererseits während der Ozondesorptionsperiode erhitzt, und zwar auf eine Temperatur, welche über der Temperatur der Adsorptionsperiode liegt. Gleichzeitig wird während der Desorptionsperiode eine Absaugung durchgeführt, so daß das Ozon unter vermindertem Druck desorbiert wird. Die Absaugung wird so lange aufrechterhalten, bis der Druck auf der Saugseite niedriger ist als der Druck im Adsorptions-Desorptions-Turm, nachdem die Desorptionsperiode beendet ist«

B©i einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden zwei elektromagnetische Ventile in entgegengesetzter Richtung hintereinander in einer Rohrleitung für das desorbierte Ozon vorgesehen, und zwar zwischen dem Adsorptions-Desorptions-Turm und einem Saugteil. Ferner ist ein Strömungskanal vorgesehen, welcher mit einem Ende mit der Rohrleitung zwischen den beiden elektromagnetischen

AH

-ICf-

Ventilen verbunden ist und dessen anderes Ende offenliegt. Innerhalb des Strömungskanals ist ein Ventil vorgesehen. Auf diese Weise wird die Strömung eines Strömungsmediums in Richtung der elektromagnetischen Ventile während der Ozondesorptionsperiode verhindert und andererseits wird eine Strömung des Strömungsmediums in entgegengesetzter Richtung während der verbleibenden Zeitdauer gestattet.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Vorrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung einen Turm zur Feuchtigkeitsentfernung im Auslaß einer Sauerstoffeinspeisungsquelle.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert;es. zeigen:

Fig. i(a) eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Vorrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung;

Fig. 1(b) einen vertikalen Schnitt eines Adsorptions -Desorptions-Turms der Apparatur der Fig. 1(a);

Fig. 2 ein Betriebsdiagramm der Apparatur der Fig. Ka).;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Anordnung der elektromagnetischen Ventile bei der herkömmlichen Einrichtung;

Fig. 4 ein Arbeitsdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung;

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer AusfUhrungsform der Erfindung mit einer Struktur zur Festlegung der Unterbrechung des Betriebs des Wasserejektors;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Pig. 7 ein Folgediagramm der Ausführungsform der Fig. 65

Fig. 8 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig.· 10 und Fig, 1.1 schematische Darstellungen von Abwandlungen der Ausführungsform der Fig. 9;

Fig. 12 ein Diagramm der Abhängigkeit der Ozonzersetzungscharakteristik in Gegenwart von Bromionen;

Fig. 13 ein Diagramm der Relation zwischen der Ozoneinspeisung in einen Ozonisator und den gebildeten Hypobromition %

Fig. 14 ein Diagramm des bakteriziden Effekts auf verschiedene Keime; und

Fig. 15 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur SchleimunterdrUckung.

Im folgenden soll auf Fig. 4 Bezug genommen werden. Diese zeigt ein Betriebszeitdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung. Diese hat im wesentlichen den Aufbau gemäß Fig. 1. Der Unterschied des Zeitdiagramms der Fig. 4 gegenüber demjenigen der Fig. 2 besteht darin, daß der Wasserejektor 10 über die Ozondesorptionsperiode hinaus betrieben wird, bis der Adsorptions-Desorptions-Turm 2 mit Sauerstoff gefüllt ist und der Druck im Adsorptions-Desorptions»Turm 2 größer ist als der hydraulische Druck im Wasserejektor 10.

Die Arbeitsweise des Geräts zur intermittierenden Ozoneinspeisung mit diesem Aufbau ist im wesentlichen gleich derjenigen des Geräts der Fig. 1 und 2, mit der Ausnahme, daß der Wasserejektor 10 in Tätigkeit bleibt, bis der

Adsorptions-Desorptions-Turm 2 nach beendeter Ozondesorptionsperiode mit Sauerstoff gepackt oder gefüllt ist und der Druck des Sauerstoffs im Adsorptions-Desorptions-Turm 2 höher ist als der hydraulische Druck im Wasserejektor 10. Auf diese Weise wird das Zurücksteigen des Wassers vom Wasserejektor 10 verhindert, und es besteht somit keine Gefahr einer Rückwärtsströmung wie bei den herkömmlichen Vorrichtungen. Es kommt daher in diesem Falle keine Strömung vom Wasserejektor 10 zum Adsorptionsr Desorptions-Turm 2 zustande.

Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Teils der Apparatur zur Bestimmung der Bedingung für die Unterbrechung des Betriebs des Wasserejektors 10. Diese Apparatur umfaßt einen Druckdetektor 11a zur Erfassung des Drucks im Adsorptions-Desorptions-Turm 2 sowie einen weiteren Druckdetektor 11b zur Erfassung des hydraulischen Drucks des Wasserejektors 10 und eine Steuereinheit 12", welche die Differenz des Drucks zwischen den beiden Druckdetektoren ermittelt und ein elektrisches Signal erzeugt, wenn der Innendruck des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 höher ist als der hydraulische Druck des Wasserejektors 10.

Der durch die Druckdetektoren 11a, 11b ermittelte Druck wird in der Steuereinheit 12 verglichen. Diese erzeugt ein elektrisches Signal, wenn der Druck, welcher vom Detektor 11a festgestellt wird, größer ist als der Druck, welcher vom Detektor 11b festgestellt wird. Durch dieses Signal wird der Wasserejektor 10 gestoppt. In Fällen, in denen sich der hydraulische Druck im Wasserrohrleitungssystem nicht ändert, genügt die Verwendung nur eines einzigen Druckdetektors 11a. Ferner kann ein Zeitgeber vorgesehen sein, welcher den Wasserejektor 10 während einer

• ο · ■ β.

* β β

9 O

bestimmten Zeitspanne betreibt, nachdem die Ozondesorptionsperiode beendet ist, falls die Rate der Sauerstoffeinspeisung zuvor gemessen wird und die Zeitdauer, während der der Innendruck des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 einen vorbestimmten Wert erreicht, ermittelt wurde.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform erfolgt die Verringerung des Drucks des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 oder das Absaugen aus demselben mit Hilfe eines Wasserejektors 10. Der gleiche Effekt kann auch erzielt werden durch Verwendung einer Diaphragmapumpe oder einer Vakuumpumpe. Die Typen und Strukturen des Ozonisators 1 und des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 sind ebenfalls frei wählbar»

Fig, 6 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung, wobei die Bezugsziffern 2 bis 10 die gleiche Bedeutung haben wie in Fig. 1. Es sind jedoch elektromagnetische Ventile 5c1 und 5c2 vorgesehen, welche in entgegengesetzter Richtung zueinander geschaltet sind, und zwar in der Rohrleitung für das aus dem Adsorptions-Desorptions-Turm 2 desorblerte Ozon. Diese Ventile entsprechen dem Ventil 5c der Fig. 1. Ferner ist ein weiteres elektromagnetisches Ventil 5e vorgesehen. Es liegt in einer Rohrleitung, welche mit dem Rohrleitungsstück zwischen den beiden Ventilen 5c1 und 5c2 verbunden ist und am anderen Ende offen ist«, Hierdurch wird die Strömung des Strömungsmediums zu den Ventilen 5c1 und 5c2 unterbrochen. Die anderen Strukturelemente dieser Ausfuhrungsform sind die gleichen wie bei Fig. 1..

Fig. 7 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Betriebszeitfolgen der Einrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung gemäß Fig« 6_O Dieses Betriebszeitdiagramm

entspricht demjenigen der Fig. 2, mit der Ausnahme, daß das elektromagnetische Ventil 5e sich stets mit Ausnahme der Ozondesorptionsperiode im offenen Zustand befindet.

Bei dieser Ausfuhrungsform werden die elektromagnetischen Ventile 5c1, 5c2 geöffnet und das elektromagnetische Ventil 5e wird geschlossen, während die Ozondesorptionsperiode stattfindet. Wasser wird in diesem Falle nicht vom elektromagnetischen Ventil 5e gesaugt. Während der Zeitspanne, während der die Ozondesorption nicht stattfindet, liegen entgegengesetzte Ventilzustände vor. Der Wasserejektor 10 unterliegt einem höheren hydraulischen Druck, und selbst wenn Wasser durch das elektromagnetische Ventil 5c2 austritt, so wird dieses Wasser aus dem System über das elektromagnetische Ventil 5e entlassen, welches geöffnet ist. Hierdurch wird verhindert, daß Wasser in den Adsorptions-Desorptions-Turm 2 strömt. .

Bei herkömmlichen Vorrichtungen hat man als elektromagnetisches Ventil 5c2 ein solches vom leckfreien Typ verwendet im Sinne der Herbeiführung einer vollständigen Unterbrechung des Gas- oder Flüssigkeitsstroms. Ein solches leckagefreies Ventil ist äußerst kostspielig und hat eine relativ kurze Lebensdauer. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist eine geringe Leckage* zulässig und ein speziell konstruiertes, elektromagnetisches Ventil wird nicht erfordert. Daher sind die Herstellungskosten verringert«, Der gleiche Zweck kann erzielt werden, wenn man anstelle des elektromagnetischen Ventils 5e ein Rückschlagventil verwendet. Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit einem solchen Rückschlagventil 21. Das Rückschlagventil 21 gestattet die Flüssigkeitsströmung von dem Zwischenrohrstück zwischen den elektromagnetischen Ventilen 5c1, 5c2 zum Außenraum

3U968

des Systems (offenes Ende)» Dies bedeutet, daß Wasser, welches durch das elektromagnetische Ventil 5c2 hindurchtritt j in den Außenraum entlassen wird. Ferner verhindert das Rückschlagventil eine Strömung eines Strömungsmediums in entgegengesetzter Richtung. Somit wird verhindert, daß die Luft aus der Umgebung während der Ozondesorptionsperiode eingesaugt wird. Somit hat das Rückschlagventil 21 die gleiche Funktion wie das elektromagnetische Ventil 5e der Fig. 6» Es können jedoch auch andere Ventile eingesetzt werden, wenn sie die gleiche Funktion haben. Der Aufbau und die Struktur des Ozonisators 1 und des Adsorptions-Desorptions-Turms 2 können frei gewählt werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann ein Wasserdurchtritt durch das elektromagnetische Ventil 5e während der Zeitspanne außerhalb der Ozondesorptionszeitdauer aus dem System entlassen werden, und demgemäß kann eine Rückwärtsströmung des Wassers verhindert werden, auch wenn der hydraulische Druck im Rohrleitungssystem für die Einspeisung des Ozons größer ist als der Sauerstoffdruck (der Druck in der Apparatur) während der Ozonadsorptionsperiode. Die Einrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung kann somit mit großer Betriebssicherheit betrieben werden.

Im folgenden soll eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung anhand der Fig. 9 erläutert werden. Diese zeigt eine schematische Ansicht der Einrichtung mit den Bauteilen 1 bis 11 der Fig. 1. Ferner ist ein Feuchtigkeitsbeseitlgungsturm 32 vorgesehen, und zwar stromab von einer Druckregeleinrichtung 31» und zwar in Relation zu einer Sauerstoffeinspeisungsquelle 4. Der Feuchtigkeitsbeseitigungsturm oder Trocknungsturm ist mit einem Feuch-

tigkeitsadsorptionsmittel gepackt, z.B. mit aktivem Aluminiumoxid, Molekularsieb oder dergl.. Das Arbeitszeitdiagramm dieser Ausführungsform entspricht demjenigen der Fig. 2.

Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Ausführungsform ist grundsätzlich die gleiche wie die Arbeitsweise der Ausfuhrungsform der Fig. 1 mit Ausnahme des Vorhandenseins des Feuchtigkeitsbeseitigungsturms 32,. welcher Wasser aus dem von der Sauerstoffeinspeisungsquelle eingespeisten Sauerstoff entfernt. Hierdurch kann man den Austausch des Silikagels vermeiden. Es findet sich nämlich in dem Sauerstoffkreislaufsystem im wesentlichen kein Wasser. Das Feuchtigkeitsadsorptionsmittel im Turm 32 verliert jedoch allmählich seine Funktion, wenn es eine beträchtliche Menge Wasser adsorbiert hat. Daher bedarf es eines periodischen Austauschs des Adsorptionsmittels. Die Verwendung einer Kassettenstruktur erlaubt z.B. kurze Austauschzeiten, wodurch das Abschalten der Anlage vermieden werden kann.

Wie weiter unten erläutert, kann ein zusätzlicher Effekt erreicht werden, wenn man den Feuchtigkeitsentfernungsturm 32 zwischen dem Sauerstoffkreislaufsystem und dem Druckregelgerät 31 gemäß Fig. 9 anordnet und ein Adsorptionsmittel verwendet, welches Ozonzersetzungseigen-.schaften aufweist, z.B. aktives Aluminiumoxid oder Molekularsieb (z.B. 5A oder 13X). Bei der herkömmlichen Einrichtung gemäß Fig. 1 kann es vorkommen, daß Ozon vom Adsorptions-Desorptions-Turm austritt · und in manchen Fällen den Sauerstoffeinspeisungspunkt des Sauerstoffkreislaufsystems erreicht. Die Diffusion des Ozons kann zu einer Beschädigung des Druckregelgeräts 31 führen. Daher sind herkömmliche Einrichtungen dieser Art mit einem

Druckregelgerät aus einem gegen Ozon widerstandsfähigen Material, z.B. aus Edelstahl oder Teflon, gefertigt. Bei dem Aufbau gemäß Fig. 9 wird Ozon, welches in den Sauerstoff einspeisungsteil durch Diffusion·eintritt, im Feuchtigkeitsentfernungsturm 32 zersetzt. Es ist daher nicht erforderlich, ein Druckregelgerät 31 mit einer hohen Ozonfestigkeit zu verwenden. Hierdurch werden die Kosten für die Herstellung der Einrichtung wesentlich verringert.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Apparatur zur intermittierenden Ozoneinspeisung, wobei die gleichen oder entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Gemäß Fig. 10 liegt der Feuchtigkeitsentfernungsturm 32 zwischen der Sauer-■ stoffeinspeisungsquelle 4 und der Druckregeleinrichtung 31. Die Durckregeleinrichtung 31 ist so ausgebildet, daß sie für einen primären Druck an der Sauerstoffeinlaßseite A sorgt, welcher höher ist als der sekundäre Druck an der Sauerstoffauslaßseite B. Der Feuchtigkeitsentfernungsturm 32 liegt auf der Seite des höheren Drucks. Ein Feuchtigkeitsadsorptionsraittel kann mit steigendem Druck eine größere Menge Wasser pro Volumeneinheit adsorbieren. Somit zeigt die Aus fühnongs form gemäß Fig. 10 eine bessere Feuchtigkeitsentfemungsfunktion des Feuchtigkeitsentfernungsturms 32 als die Ausführungsform der Fig. 9. Ferner zeigt die erstere Ausführungsform eine größere Lebensdauer (Gebrauchsdauer) als die letztere Ausführungsform. Falls-in diesem Falle die Druckregeleinrichtung 31 nicht aus einem ozonbeständigen Material besteht, so kann man einen Sauerstoffzersetzungsturm 33 nur für die Zersetzung des Ozons zwischen der Druckregeleinrichtung 31 und dem Sauerstoffkreislaufsystem vorsehen, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Der Zersetzungsturm 33 kann den oben beschriebenen Aufbau haben und z.B. mit aktivem Aluminium-

- te -

oxid,oder mit Molekularsieben gepackt sein. Das im Zersetzungsturm untergebrachte Adsorptionsmittel muß nicht ausgetauscht werden» da es kein Wasser adsorbiert.

Die Art und die Struktur des Feuchtigkeitsentfernungsturms ist nicht kritisch. Das Adsorptionsmittel kann ein solches ohne Ozonadsorptionsfunktion sein, jedoch stattdessen Wasser adsorbieren, wie dies bei Kaliumchlorid der Fall ist. Der Typ und der spezielle Aufbau des Ozonisators 1 sowie des Adsorptions-Desorptions-Turms können frei gewählt werden.

Bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Feuchtigkeitsentfernungsturm stromab von der Sauerstoffeinleitungsquelle vorgesehen, um Feuchtigkeit aus dem Sauerstoff zu entfernen. Hierdurch wird verhindert, daß das Silikagel im Adsorptions-Desorptions-Turm naß wird. Es ist daher nicht erforderlich, das Silikagel auszutauschen, so daß die Kosten und der Arbeitsaufwand für den Austausch des Silikagels eliminiert werden können.

Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Bromidion-Einspeisungsvorrichtung vorgesehen ist. Bei den herkömmlichen Ozoneinspeisungsgeräten neigt das im Wasser aufgelöste. Ozon dazu, vom Wasserauslaß der Wasserrohrleitung an die Atmosphäre zu entweichen. Ozon hat eine relativ kurze· Lebensdauer in Wasser und zersetzt sich leicht in Sauerstoff, während es andererseits in Luft eine relativ lange Lebensdauer hat. Es ist somit erforderlich zu verhindern, daß allzu viel Ozon in die Atmosphäre entweicht. Der Ausführungsform gemäß Fig. 15 liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Ozon in einer milden Reaktion mit

* β · · e ο β» · ο

Bromidionen reagiert und daß das Reaktionsprodukt einen bakterioziden Effekt entfaltet.

Im folgenden soll die Ausführungsform der Fig. 15 im einzelnen erläutert werden. Fig. 12 zeigt eine Ozonzersetzungskurve, welche erhalten wird, wenn man 5 TpM Ozon in Wasser (pH =7) gibt, welches 8 TpM Bromidionen enthält. Fig. 12 zeigt, daß Ozon in einer milden Reaktion reduziert wird. Andererseits muß berücksichtigt werden, daß bei der Umsetzung des Ozons mit dem Bromidion ein Hypobromition gebildet wird. Fig. 13 zeigt ein Diagramm der Relation zwischen dem Hypobromition und dem Ozon, welches erhalten wird durch Extraktion des im Wasser aufgelösten Ozons durch periodische Belüftung sowie durch Testen des verbleibenden Hypobromits durch Jodometrie. Fig. 13 zeigt, daß die Erzeugung der Hypobromitionen je nach dem Verbrauch des Ozons ansteigt. Fig. 14 zeigt ein Diagramm des bakterioziden Effekts der Hypobromitionen, der Hypochloritionen und des Ozons bei Bakterien. Fig. 14 zeigt, daß Hypobromitionen den gleichen bakterioziden Effekt entfalten wie Hypochloritionen, obgleich dieser bakteriozide Effekt geringer ist als bei Ozon selbst.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 15 macht von dem bakterioziden Effekt der Hypobromitionen Gebrauch. Es wird ferner verhindert, daß Ozon entweicht. Dabei werden die Bromidionen, welche von einer Bromiti onen-Einspeisungsquelle ©ingeführt werden, mit dem Ozon umgesetzt und in Hypobromitionen umgewandelt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 15 ist ein Ozonisator 41 vorgesehen sowie eine Sauerstoffeinspeisungsquel-Ie .42, ein Gebläse 43, ein Adsorptions-Desorptions-Turm 44, ©ine Kühlanlage 45, ein Heizgerät 46, ein Wasserejek-

- 20 -

tor 47, Schaltventile 48a "bis 48f, eine Pumpe 51, welche das Wasser durch den Ejektor treibt und gemeinsam mit diesem in einer Abzweigrohrleitung 49 liegt, welche wiederum mit einer Wasserleitung 60 für Kühlzwecke verbunden ist. Eine Bromidionen-Einspeisungsquelle umfaßt einen Bromidionentank 54, ein elektromagnetisches Ventil 52 und eine Zumeßpumpe 53 für die Einspeisung der Bromidionen aus dem Tank 54 durch das Ventil 52 in die Rohrleitung für die Kühlung.

Im folgenden soll die Arbeitsweise im einzelnen erläutert werden. Wenn ein in dem Adsorptions-Desorptions-Turm 44 untergebrachtes Adsorptionsmittel Ozon adsorbiert und den gesättigten Adsorptionszustand erreicht, so werden die Schaltventile 48a bis 48d geschlossen und die Ventile 48e bis 48f werden geöffnet und das Heizgerät 46 wird betätigt, wobei.die Apparatur auf Desorption umgeschaltet wird. Dann wird die Ejektorantrlebspumpe 51 sowie das elektromagnetische Ventil 52 betätigt und die Dösierungspumpe 53 wird eingeschaltet, so daß Bromidionen in das Wasser in der Rohrleitung 60 eingeführt werden, während das Ventil 48g in den offenen Zustand umgeschaltet wird. Hierbei wird Ozon .in die Wasserrohrleitung 60 ejiziert. In dieser Wasserrohrleitung reagiert das Ozon mit Bromidionen" unter Erzeugung von Hypobromitionen, welche zur Verhinderung einer Abscheidung von lebenden Organismen an den Innenflächen der Wasserrohrleitung dienen. Wenn die Ozondesorptionsperiode beendet ist, so werden das elektromagnetische Ventil 52 und die Dosierungspumpe 53 abgeschaltet, so daß die Einspeisung von Bromidionen unterbrochen wird. Ferner werden die Schaltventile 48e, 48f und 48g geschlossen und die Betätigung der Ejektorantriebspumpe 51 wird unterbrochen. Nun beginnt die Ozonadsorptionsperiode von neuem.

ft ♦ ·

Der Aufbau der Einrichtung zur Einspeisung von Bromidionen gemäß Fig. 15 ist nicht kritisch. Er kann frei gewählt werden. Die Struktur und die Art des elektromagnetischen Ventils 52 und der Dosierungspumpe 53 können ebenfalls frei gewählt werden.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird Bromidionen enthaltendes Wasser gleichzeitig mit der Einleitung von Ozon eingeführt, so daß an der Auslaßstelle einer Wasserrohrleitung lediglich ein von Ozon freies Gas freigesetzt wird. Auf diese Weise wird die Freisetzung von Ozon an die Luft, verhindert. Ein Entweichen von Ozon an die Luft aufgrund eines Mangels an Bromidionen_y welche in die Wasserrohrleitung eingeführt werden, kann verhindert werden. Ferner kann eine Erhöhung der Kosten der Bromidioneneinspeisung durch eine exzessive Einspeisung von Bromidionen verhindert werden. Beides geschieht durch eine gesteuerte Einspeisung einer vorbestimmten Mengen der Bromidionen, welche für die Umsetzung mit Ozon bemessen ist. Die erzeugten Hypobromitionen, welche durch die Umsetzung der Bromidionen mit dem Ozon Zustandekommen, haben eine bakterioziden Effekt, welcher die Anhaftung von lebenden Organismen an der Wasserrohrleitung verhindert.

Leerseite

Claims

P ..„§.„ „t...g„ Ρ-, t a n_u s, ρ _i r _m ü ch e

1, Einrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung mit einer Sauerstoffeinspeisungseinrichtung; einem Ozonisator zur Erzeugung von ozonisiertem Sauerstoff; einem Adsorptions-Desorptions-Tura für die Adsorption des Ozons aus dem ozonisierten Sauerstoff bzw. für die Desorption des Ozons ι einer Einrichtung zur Kreislaufführung des Sauerstoffs, welcher bei der Ozonadsorption im Adsorptions-Desorptions-Turm zurückbleibt, in den Ozonisator; einer Saugeinrichtung, welche funktionell mit dem Adsorptions -Desorptions-Turm verbunden ist und durch Saugwirkung einen verringerten Druck im Sinne der Desorption des Ozons des Adsorptions-Desorptions-Turms entfaltet; mit einer Einrichtung zur Kühlung des Adsorptions-Desorptions-Turms während der Ozonadsorptionsperiode; und mit einer Einrichtung zur Erhitzung des Adsorptions-Desorptions-Turms während der Periode der Ozondesorption ■ auf ein© Temperatur, welche oberhalb der Temperatur während, der Adsorptionsperiode liegt, gekennzel chn e t durch eine Einrichtung zur Unterbrechung des Betriebs der Saugeinrichtung, nachdem der Druck im saugseitigen Bereich des Adsorptions-Desorptions-Turms niedriger wird als der Druck im Adsorptions-Desorptions-Turm nach beendeter Desorption»

2 _o Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j, daß di© Einrichtung zur Unterbrechung des Betriebs der Saugeinrichtung (10) femer einen Druckdetektor (11b) zur Messung des Drucks auf der Saugseite umfaßt sowie einen Druckdetektor (11a) zur Erfassung, des Drucks im Adsorptions-Desorptions-Tura sowie eine Signalerzeugungseinrichtung (12), welch© ein Signal erzeugt, wenn der Druck des Ädsorptions-Desorptions-Turms höher ist als

- 23 der Druck auf der Saugseite.

3. Einrichtung zur intermittierenden Ozoneinspeisung mit einer Sauerstoffeinspeisungseinrichtung; einem Ozonisator zur Erzeugung von ozonisiertem Sauerstoff; einem Adsorptions-Desorptions-Turm für die Adsorption des Ozons aus dem ozonisierten Sauerstoff bzw. für die Desorption des Ozons; einer Einrichtung zur Kreislauführung des Sauerstoffs, welcher bei der Adsorption des Ozons in der Adsorptions-Desorptions-Zone zurückbleibt, in den Ozonisator; einer Saugeinrichtung, welche funktionell mit dem Adsorptions-Desorptions-Turm verbunden ist und eine Saugwirkung zur Erzeugung eines verringerten Drucks im Sinne einer Desorption des Ozons aus dem Adsorptions-Desorptions-Turm entfaltet; mit einer Einrichtung zur Kühlung des Adsorptions-Desorptions-Turms während der Ozonadsorptionsperiode; mit einer Einrichtung zur Erhitzung des Adsorptions-Desorptions-Turms während der Ozondesorptionsperiode auf eine Temperatur, welche oberhalb der Temperatur während der Adsorptionsperiode liegt; mit einer Rohrleitung für desorbiertes Ozon, die den Adsorptions-Desorptions-Turm mit der Saugeinrichtung verbindet, gekennzeichnet durch ein erstes und ein zweites elektromagnetisches Ventil (5c1,5c2), welche hintereinandergeschaltet in der Rohrleitung liegen, sowie durch eine Strömungseinrichtung, deren eines Ende mit der vorerwähnten Rohrleitung verbunden ist und deren" anderes Ende offen ist, sowie durch eine Ventileinrichtung (5e), welche in der Strömungseinrichtung vorgesehen ist zur Verhinderung einer Strömung eines Strömungsmediums in Richtung des ersten und zweiten elektromagnetischen Ventils während der Ozondesorptionsperiode und zur Ermöglichung einer Strömung eines Strömungsmediums in der entgegengesetzten Richtung während der Ozonadsorption. '

3H9681.

4, Einrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (5e) ferner eine Einrichtung umfaßtj welche das Ventil ständig offenhält mit Ausnahme der Zeitspanne der Ozondesorption.·

5.- Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein Rückschlagventil umfaßt.

6_O Einrichtung zur intermittierenden Einspeisung von Ozon mit einer Sauerstoffeinsp©iaungseinrichtung5 einem Ozonisator zur Erzeugung eines ozonisierten Sauerstoffs; ©inem Adsorption-Desorptions-Turm für die Adsorption von Ozon aus dem ozonisierten Sauerstoff bzw. für die Desorption des Ozons} einer Einrichtung zur Kreislaufführung des bei der Adsorption des Ozons im Adsorptions-Desorptions-Turm zurückbleibenden Sauerstoffs in den Ozonisator ι einer Saugeinrichtung, welche funktionell mit dem Adsorptions-Desorptions-Turm verbindbar ist und eine Saugwirkung unter Erzeugung eines verringerten Drucks im Sinne der Desorption des Ozons im Adsorptions-Desorptions-Turm entfaltet? einer Einrichtung zur Kühlung des Ädsorptions-Desorptions-Turms während der Ozonadsorptionsperiode und einer Einrichtung zur Erhitzung des Adsorptions-Desorptions-Turms während der Ozondesorptionsperiode auf ©ine Temperatur, welche oberhalb der Temperatur der Adsorptionsperiode liegt» wobei die Sauerstoffeinspeisungseinrichtung mit dem Sauerstoffkreislaufsystem verbinden is.t₉ dadurch gekennzeichnet, daß ein Peuchtigkeitsentfernungsturm (32) stromab von der Sauerstoffeinspeisungseinrichtung vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsentfernungsturm (32) ein Feuchtigkeitsadsorptionsmittel für die Zersetzung von Ozon enthält.

- 25 -

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckregeleinrichtung (31) vorgesehen ist und daß der Feuchtigkeitsentfernungsturm (32) mit der Einlaßseite der Druckregeleinrichtung verbunden ist. . ·

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Druckregeleinrichtung, wobei der Feuchtigkeitsentfernungsturm mit einer Auslaßseite der Druckregeleinrichtung verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ozonzersetzungsturm mit der Auslaßseite

der Druckregeleinrichtung verbunden ist.