DE3219764A1

DE3219764A1 - Absatzweise arbeitende ozonisierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3219764A1
Application number: DE3219764A
Authority: DE
Inventors: Kenkoku Nagoya Aichi Azuma; Isao Kasugai Aichi Kajita; Akaru Nagoya Aichi Usui
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1981-06-05
Filing date: 1982-05-26
Publication date: 1982-12-23
Also published as: JPS57200207A; JPS6048444B2; US4462965A

Description

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: D-800D MüticbßO 80 Sckellstrasse

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Telegramme palemus münchen

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang

zugelassen beim Europäischen Patentami — admitted to the European Patent Office — Mandataire agree aupres Γ Office European des Brevets

Absatzweise arbeitende Ozonisierungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine absatzweise arbeitende Ozonisierungsvorrichtung, die auf neuartige, einfache Weise Ozon abgeben kann.

In Kraftwerken und in der chemischen Industrie werden große Mengen Kühlwasser benötigt. Mikro-Organismen bzw. Algen in dem Speisewasser führen zu Verschlammung, wodurch die Wasserkanäle verstopft oder ein Wärmeaustausch bedeutend vermindert werden.

Um solchen Schwierigkeiten zu begegnen, wurde in Erwägung gezogen, Wasser mit einer hohen Ozon-Konzentration einzusetzen. Um ein solches Wasser mit hoher Ozon-rKonzentration zu produzieren, ist eine absatzweise arbeitende Ozonisierungsvorrichtung zweckmäßig, die Wasser mit einer hohen Ozon-Konzentration durch Speichern von Ozon an einem Adsorptionsmittel während einer langen Zeitdauer unter Verwendung eines kompakten Ozonisators kleiner Leistung und durch Desorbiefen des gespeicherten Ozons aus dem Adsorptionsmittel für eine kurze Zeitdauer anreichert, anstatt einen Ozonisator mit großer Leistung zu verwenden, der hohe Rüst- und Betriebskosten hat.

In Fig. 1 ist eine Ausführung einer vorgeschlagenen, absatzweise arbeitenden Ozonisierungsvorrichtung gezeigt.

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Fig. 1 (a) zeigt ein Flußdiagramm der vorgeschlagenen, absatzweise arbeitenden Ozonisierungsvorrichtung; Fig. 1 (b) zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Adsorptions-Desorptions-Turm; und Fig. 1 (c) zeigt einen vertikalen Teilschnitt durch einen Ozonisator.

In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszahl 1 einen Ozonisator; 2 einen Adsorptions-Desorptions-Turm, der Ozon durch Adsorbieren des mittels des Ozonisators erzeugten Ozones speichert; 3 ein Rückströmgebläse zum Rezirkulieren von Sauerstoffgas, welches vom Adsorptions-Desorptions-Turm gespeist wurde, zum Ozonisator 1; 4 eine Sauerstoff quelle, welche Sauerstoff zum Ozonisator 1 speist; 5a bis 5c Ventile, beispielsweise Elektromagnet-Ventile; 6 einen Tank für eine Salzlauge, welche den Adsorptions-Desorptions-Turm heizt; 7 eine Heizvorrichtung im Tank für die Salzlauge; 8 eine Salzlaugen-Pumpe, welche Salzlauge aus dem Tank 6 zum Adsorptions-Desorptions-Turm 2 fördert; 9 eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Adsorptions-Desorptions-Turmes 2; 10 einen Ejektor, der Ozon aus dem Adsorptions-Desorptions-Turm 2 saugt;

11 eine Saugstrahl-Pumpe, die Wasser zum Ejektor speist;

12 einen Temperatur-Fühler, der die Temperatur in der Salzlauge 6 erfaßt und anzeigt; und 13 ein Relais, welches je nach der gemessenen Temperatur eine Stromspeisung zur Heizvorrichtung 7 veranlaßt oder unterbricht.

Der Adsorptions-Desorptions-Turm 2 ist in Mantelkonstruktion gemäß Fig. 1 (b) ausgeführt. In einem inneren Zylinder 2a ist ein" Ozon-Adsorptionsmittel 2b eingefüllt, und ein Salzlaugen-Mantel 2d ist zwischen dem inneren Zylinder 2a und einem äußeren Zylinder 2c ausgebildet, wobei dieser mit Salzlauge gefüllte Mantel über einen Einlaß und über eine Laugenschlange 2e mit dem Tank 6 in Verbindung steht. Ein Dampfrohr 2f, das auf den inneren Zylinder 2a aufgewickelt ist, steht

mit der Kühlvorrichtung 9 in Verbindung. Als Ozon-Adsorptionsmittel 2b werden normalerweise ein Silikagel und als Salzlauge Äthylenglykol oder Alkohol verwendet.

Der Ozonisator 1 ist gewöhnlich so ausgebildet, daß er eine dunkle Entladung in einem Spalt zwischen einem Hochspannungs-Elektrodcnrohr la und einem geerdeten Elektrodenrohr 1b bewerkstelligt, wobei die Bezugszahlen 1c eine Hochspannungsdurchführung, -1d eine Hochspannungssicherung und 1e einen Isolationsblock bezeichnen.

Von dem Rückstrom-Gebläse 3, dem Ozonisator 1 und dem Adsorptions-Desorptions-Turm 2 in dieser Reihenfolge wird ein Rezirkulations-Kreislauf gebildet.

Im folgenden wird der Betrieb der Vorrichtung beschrieben. Im wesentlichen umfaßt dieser Betrieb eine Ozon-Adsorptionsphase und eine Ozon-Desorptionsphase.

Die Adsorptions phase sei nun erläutert. Sauerstoff wird von der Sauerstoffquelle in den Rezirkulations-Kreislauf in Normalzustand bei konstantem Druck gefördert. Der Druck wird gewöhnlich bei 1,0 atü (kg/cm) gehalten. Die Elektromagnet-Ventile 5a, 5b stehen offen und das Elektromagnet-Ventil 5c ist geschlossen. Wenn Sauerstoff in den Rezirkulations-Kreislauf mittels des Rückstrom-Gebläses 3 gespeist wird, wird ein Teil des Sauerstoffs beim Passieren über den Entladespalt des Ozonisators 1 mittels einer dunklen Entladung in ozonisierten Sauerstoff umgewandelt. Der ozonisierte Sauerstoff wird zu dem Adsorptions-Desorptions-Turm 2 gespeist. Das Adsorptionsmittel im Adsorptions-Desorptions-Turm 2 adsorbiert Ozon, und der Rest-Sauer-

stoff wird über das geöffnete Elektromagnet-Ventil 5a mittels des Rückstrom-Gebläses 3 zum Ozonisator 1 zurückgeführt. Eine dem Sauerstoffverbrauch für die Er-

zeugung des Ozons entsprechende Sauerstoffmenge wird zusätzlich von der Sauerstoffquelle 4 zugeführt. Das Ozon-Adsorptionsmittel wird auf -30° C oder niedriger mittels der Kühlvorrichtung gekühlt, weil das Adsorptionsverhältnis von adsorbiertem Ozon am Adsorptionsmittel stark temperaturabhängig ist. Wenn die Temperatur niedriger ist, ist das Adsorptionsverhältnis von Ozon höher, während bei höherer Temperatur das Adsorptionsverhältnis von Ozon niedriger liegt. Daher wird beim Desorptions-Vorgang des Ozones die Temperatur des Adsorptionsmittels angehoben.

Wenn das Adsorptionsmittel im Adsorptions-Desorptions-Turm 2 Ozon etwa bei einem Ozon-Adsorptions-Jisieichgewicht adsorbiert, wird von der Adsorptionsphase auf die Desorptionsphase umgeschaltet.

In der Desorptionsphase . werden der Ozonisator 1, das Rückstrom-Gebläse 3 und die Kühlvorrichtung gestoppt und die Elektromagnet-Ventile 5a, 5b geschlossen, während das Elektromagnet-Ventil 5c geöffnet wird.

Die Salzlauge wird dann aus dem Laugentank 6 mittels der Salzlaugen-Pumpe 8 gefördert, um am Adsorptionsmittel adsorbiertes Ozon leicht desorbieren zu können, während die Temperatur des Adsorptionsmittels durch Aufheizen angehoben wird. Die Heizvorrichtung 7 heizt die Salzlauge auf eine konstante Temperatur, welche mittels des Temperaturreglers 12, 13 geregelt wird. In diesem Stadium wird die Saugstrahl-Pumpe 11 betätigt, um Ozon aus dem Adsorptions-Desorptions-Turm 2 mittels des Ejektors 10 abzusaugen, wobei das Ozon im

Ejektor 10 blasenförmig dem Wasser untermischt und darin gelöst wird, worauf das erzeugte ozonisierte Wasser zu einer Anwendung gespeist wird.

Der Druck im Adsorptions-Desorptions-Turm 2 wird auf -70 cmHg durch die Saugwirkung herabgesetzt. Nach der Desorptionsphase wird erneut auf die Adsorptionsphase umgeschaltet, und der Zyklus wird kontinuierlich wiederholt.

Bei der absatzweise arbeitenden Ozonisierungsvorrichtung wird die Saugstrahl-Pumpe 11 nur für etwa 5 bis 7 Minuten betrieben. Der Nutzungsfaktor ist gering und die Pumpenleistung sehr groß. Daher müssen die energieverbrauchenden Vorrichtungen mit großer Leistung ausgelegt werden, und die Installationskosten sind unerwünscht hoch. Ferner wird aufgrund der Verwendung eines Wasserstrahl-Ejektors der Saugdruck auf -70 cmHg aufgrund des Partialdruckes des Wassers begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine absatzweise arbeitende Ozonisierungsvorrichtung zu schaffen, bei welcher die beschriebenen Nachteile vermieden sirid und welche den Einsatz einfacher Vorrichtungen mit geringerer Leistung bzw. geringerem Energieverbrauch ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine absatzweise arbeitende Ozonisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch einen Ozonisator zum Erzeugen ozonisierten Sauerstoffes aus einer Sauerstoffquelle, einen Adsorptions-Turm, der aus dem vom Ozonisator gespeisten ozonisierten Sauerstoff Ozon adsorbiert und speichert, Desorbieren des Ozons durch Saugen bei vermindertem Druck, einen Rezirkulations-Kanal zum Zurückleiten von Sauerstoff zu dem Ozonisator nach dem Adsorbieren des Ozons

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in dem Adsorptions-Desorptions-Turm und ein in dem Rezirkulations-Kanal derart angeordnetes Gebläse, daß mittels des Gebläses während der Adsorptionsphase Ozon enthaltendes Sauerstoffgas zu dem Ozonisator zurückgeführt und während der Desorptionsphase in dem Adsorptions-Desorptions-Turm gespeichertes Ozon durch Ansaugen bei vermindertem Druck zu einem Ozon-Auslaß gefördert wird.

Vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten anhand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: 15

Fig. 1 (a) ein Flußdiagramm einer bereits vorgeschlagenen, absatzweise arbeitenden Ozonisierungsvorrichtung;

Fig. 1 (b) einen vertikalen Schnitt durch einen Adsorptions-Desorptions-Turm der Vorrichtung;

Fig. 1 (c) einen vertikalen Schnitt durch einen Ozonisator;

Fig. 2 und 4 ein Flußdiagramm von unterschiedlichen Ausführungen von Ozonisierungsvorrichtungen gemäß der Erfindung;

Fig. 3 charakteristische Kurven für die Belastungsfähigkeit eines Rückstrom-Gebläses.

Gemäß der Erfindung wird ein Rückstrom-Gebläse ;3 eingesetzt, um Ozon vom Adsorptions-Desorptions-Turm 2 durch Saugen abzuführen, anstatt eine Saugstrahl-Pumpe 11 und den Wasserstrahl-Ejektor 10 zu.verwenden, wodurch eine kompakte, absatzweise arbeitende Ozonisierungsvorrichtung geschaffen wird, welche die Anfangs- bzw. Installationskosten verringern hilft.

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In Fig. 2 ist eine Ausführung der Erfindung in Form eines Flußdiagrammes dargestellt. Es sind gleiche Bezugszeichen für identische oder funktionell entsprechende Teile wie in Fdg. 1 verwendet. Die Beschreibung von Aufbau und Betrieb wird nicht wiederholt.

In Fig. 2 bezeichnet die Bezugszahl 5e ein erstes Ventil, das in einen Rezirkulations-Kanal enthaltend das Rückstrom-Gebläse 3 und den Ozonisator eingeschaltet·ist, während 5d ein zweites Ventil bezeichnet, das in den vom Rezirkula-... tions-Kanal abgezweigten Kanals zum Ozon-Auslaß eingeschaltet ist. Beide Ventile können Elektromagnet-Ventile sein. Ein drittes Ventil 5b, das ebenfalls als Elektromagnet-Ventil ausgebildet sein kann, ist zwischen dem Ozonisator 1 und dem Adsorptions-Desorptions-Turm 2 in dem Rückström-Kanal eingeschaltet. Die drei Ventile werden im folgenden als erstes, zweites und drittes Magnet-Ventil bezeichnet.

In der absatzweise bzw. intermittierend arbeitenden Ozonisierungsvorrichtung mit dem beschriebenen Aufbau wird während der Ozon-Adsorptionsphase von der Sauerstoffquelle 4 gespeister Sauerstoff über den Ozonisator 1 geleitet, um einen Teil des Sauerstoffes in Ozon umzuwandeln. Das erste und dritte Magnet-Ventil 5e und 5b sind geöffnet und das zweite Magnet-Ventil 5d ist geschlossen. Der ozonisierte Sauerstoff wird in den Adsorptions-Desorptions-Turm 2 gespeist, in welchem Ozon adsorbiert und das Restgas mittels des Rückström-Gebläses 3 zum Ozonisator 1 zurückgeführt wird. Die Ozon-Adsorptions phase verläuft gleich wie bei der bereits beschriebenen älteren Vorrichtung.

In der Ozon-Desorptionsphase werden das erste und dritte Magnet-Ventil 5e, 5b geschlossen, und das zweite

ORIGINAL INSPECTED BAD ORIGINAL

Magnet-Ventil 5d wird geöffnet. Der Ozonisator 1 und die Kühlvorrichtung 9 werden gestoppt, die Laugen-Pumpe 8 wird eingeschaltet,und das Rückstrom-Gebläse 3 wird kontinuierlich weiter angetrieben. Der Adsorptions-Desorptions-Türm 2 wird mittels der Salzlauge aufgeheizt, um die Temperatur anzuheben, und das Ozon wird unter der Saugwirkung des Rückstrom-Gebläses 3 desorbiert.

Bei der älteren Vorrichtung wird die Saugwirkung mittels des Ejektors 10 erzeugt. Gemäß der Erfindung wird dagegen die Saugwirkung durch das Rückstrom-Gebläse 3 erzeugt. Das desorbierte Ozon wird mittels des Rückstrom-Gebläses 3 angesaugt und über das zweite Magnet-Ventil 5d zum Ozon-Auslaß gespeist.
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Fig. 3 zeigt ein Diagramm, welches die Wirkung des Rückströmgebläses 3 von Membran-Bauart veranschaulicht. Während der Adsorptionsphase arbeitet das Rückstrom-Gebläse bei einem

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Speisedruck von 1,0 atü (kg/cm ). Während der Desorptionsphase arbeitet das Rückstrom-Gebläse bei einem Unterdruck von etwa -50 cmHg. Wenn es bei einem Unterdruck von etwa -70 cmHg arbeiten soll, wird ein weiteres Gebläse als Vakuum erzeugende Vorrichtung im Kanal zum Ozon-Auslaß vorgesehen, um die gewünschte Wirkung zu erzielen.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm einer derartigen Ausführung, welche bei einem Unterdruck von etwa -70 cmHg im Adsorptions-Desorptions-Turm *2 arbeitet. In Fig. 4 bezeichnet die Bezugszahl 14 ein Sauggebläse, das im Ozon-Auslaß angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung kann der Desorptions-Vorgang bei einem Unterdruck von -70 cmHg ausgeführt werden.

Wenn drei oder mehr Gebläse in Reihe geschaltet werden,

kann der Saugdruck noch weiter abgesenkt werden. Die gleiche Wirkung läßt sich auch erzielen, wenn eine Vakuum-Pumpe anstelle des Gebläses im Auslaß angeordnet wird. !
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Bei den beschriebenen Ausführungen sind Bauart und Aufbau des Ozonisators 1 und des Adsorptions-Desorptions-Turmes 2 nicht kritisch.

Wie beschrieben hat gemäß der Erfindung das Rückstrom-Gebläse sowohl die Funktion, für eine Rezirkulation während der Ädsorptionsphase zu sorgen als auch den Ozon-Auslaß bzw. das vorgeschaltete Sauggebläse während der Desorptionsphase zu speisen, so daß der Ejektor 10 und die Saugstrahl-Pumpe 11 eingespart werden können. Demzufolge sind die Kosten der Vorrichtung verringert und die Leistung der Energie verbrauchenden Vorrichtungen kann minimiert werden, so daß die Anfangs- bzw. Installationskosten vermindert werden.

ORIGINAL WSPECTED

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Claims

Patentansprüche

1. Absatzweise arbeitende Ozonisierungsvorrichtung, gekennzeichn et durch einen Ozonisator (1) zum Erzeugen ozonisierten Sauerstoffes aus einer Sauerstoff quelle, einen Adsorptions-Desorptions-Turm (2) , der aus dem vom Ozonisator gespeisten ozonisierten Sauerstoff Ozon adsorbiert und speichert, Desorbieren des Ozons durch Saugen bei verminderten Druck, einen Rezirkulations-Kanal zum Zurückleiten von Sauerstoff zu dem Ozonisator

(1) nach dem Adsorbieren des Ozons in dem Adsorptions-Desorptions-Turm (2) und ein in dem jRezirkulations-Kanal derart angeordnetes Gebläse (3), daß mittels des Gebläses während der Adsorptionsphase Ozon enthaltendes Sauerstoffgas zu dem Ozonisator (1) zurückgeführt und während der Desorptionsphase in dem Adsorptions-Desorptions-Turm gespeichertes Ozon durch Ansaugen bei vermindertem Druck zu einem Ozon-Auslaß gefördert wird.

2. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen dem Gebläse (3) und dem Ozonisator (1) ein erstes Ventil (5e) an-

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geordnet ist, das während der Adsorptionsphase geöffnet und während der Desorptionsphase geschlossen ist.

3. Ozonisieruagsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenAzeichnet, daß zwischen dem das Gebläse (3) und das erste Ventil (5e) enthaltenden Rezirkulations-Kanal und dan Ozon-Auslaß ein zweites Ventil (5d) angeordnet ist, welches während der Adsorptionsphase geschlossen und während der üesorptionsphase . geöffnet ist.

4. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn ze ichnet, daß die beiden Ventile (5e, 5d) Elektromagnet-Ventile sind.

5. Ozonisierungsvorrichfaung nach Anspruch 3, dadurch gekenn ze ichnet, daß zwischen dem zweiten Ventil (5d) und dem Ozon-Auslaß eine Vakuum erzeugende Vorrichtung (14) vorgesehen ist, die ausschließlich während der Desorptionsphase . betätigt wird.

6. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Vakuum erzeugende Vorrichtung mindestens ein Sauggebläse verwendet ist.

7. Ozonisierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn ze ichnet, daß als Vakuum er-■ zeugende Vorrichtung eine Vakuum-Pumpe verwendet ist.

8. Ozonisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlvorrichtung (9) zum Kühlen des Adsorptions-

Desorptions-Turmes (2) während der Adsorptionsphase betätigt wird, um die Temperatur eines Ozon-Adsorptionsmittels im Adsorptions-Desorptions-Turm zu verringern.

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9. Ozonisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 8_f dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizvorrichtung (6) zum Heizen des Ozon-Adsorptionsmittels während der Desorptionsphase betätigt wird,
um die Temperatur des Qzon-Adsorptionsmittels im
Adsorptions-Desorptions-Turm zu erhöhen.