DE3908516A1 - Photochemischer nassverbrennungsreaktor - Google Patents
Photochemischer nassverbrennungsreaktorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen photochemischen Naßverbren
nungsreaktor nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Im Zusammenhang mit der Aufbereitung von Wasser ist es
beispielsweise auf dem Gebiet der Aquaristik bekannt,
zur Entkeimung in das aufzubereitende Wasser dreiwertigen
Sauerstoff (Ozon) einzuleiten (DE-OS 30 31 492). Dabei
wird in Kauf genommen, daß das in das Wasser eingelei
tete Ozon zum größten Teil wirkungslos verpufft.
Aus der DE-OS 30 13 892 geht ein Verfahren zur Reinigung
hervor, bei dem das zu entkeimende Wasser mit UV-Licht
einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt wird. Eine hier
bei erforderliche Nachbehandlung erfolgt in einem spe
ziellen Reinigungsbehälter durch Mikroorganismen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
einen photochemischen Naßverbrennungsreaktor anzugeben,
mit dessen Hilfe eine effektive Reinigung des aufzube
reitenden Wassers von organischen Stoffen möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch einen photochemischen Naßver
brennungsreaktor der eingangs genannten Art gelöst, der
durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspru
ches 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
das dem UV-Licht ausgesetzte Ozon zerlegt wird, wobei
atomarer Sauerstoff entsteht, der sich mit Wasserstoff
zu Radikalen verbindet, die hochmolekulare Verbindungen
organischer Struktur, wie beispielsweise Eiweiß, Fett
usw., zu Wasser und Kohlensäure verbrennen.
Vorteilhafterweise werden in dem erfindungsgemäßen
photochemischen Verbrennungsreaktor auch andere Stoffe,
wie beispielsweise NO2 und verschiedene Pestizide
durch die Radiaklen so weit verbrannt, daß im wesentli
chen keine Giftwirkung mehr besteht.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung
besteht darin, daß die durch die Verbindung des atomaren
Sauerstoffes mit Wasserstoff entstehenden Radikale keine
lange Lebensdauer aufweisen, so daß diese Radikale
außerhalb des photochemischen Naßverbrennungsreaktors
keine Beeinträchtigungen oder Beschädigungen herrufen
können.
Insbesondere eignet sich der erfindungsgemäße Naßver
brennungsreaktor auch zur Anwendung in Süß- oder Salz
wasseraquarien, bei denen das Problem der Wasseraufbe
reitung für das Wohlbefinden der Tiere und Pflanzen eine
wesentliche Rolle spielt. Die erfindungsgemäßen Naßver
brennungsreaktoren lassen sich jedoch ganz allgemein im
Zusammenhang mit dem Umweltschutz, beispielsweise zur
Gewässeraufbereitung oder zur Verringerung der Nitrat
produktion der organischen Bestandteile von Gülle ein
setzen. Ebenso lassen sich mit Hilfe der Erfindung die
bei der Fleischverarbeitung in das Abwasser gelangenden
Fette, Eiweiße und dergl. restlos beseitigen. Dies führt
zu einer wesentlichen Entlastung des Abwasser.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen
aus den Unteransprüchen hervor.
Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit den
Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen
Naßverbrennungsreaktors;
Fig. 2 einen Querschnitt des Reaktors der Fig. 1
entlang der Linie II-II;
Fig. 3 einen Schnitt durch das Unterteil des Reaktors
der Fig. 1; und
Fig. 4 einen Schnitt durch das Oberteil des Reaktors
der Fig. 1.
Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen.
Wenn man Wasser allein mit UV-Licht behandelt, wird das
im Wasser vorhandene NO3 zu NO2 reduziert. Da dieses das
Wasser ebenfalls vergiftet, müssen Maßnahmen zur
nachfolgenden Entgiftung des Wassers ergriffen werden.
Diese nachfolgende Entgiftung kann in der eingangs
geschilderten Weise durch ein biologisches Filter
erfolgen.
Wenn man Wasser allein mit Ozon behandelt, ist der
erzielbare Wirkungsgrad sehr gering, weil das meiste
Ozon wirkungslos abgeleitet wird. Da dieses abgeleitete
Ozon Schädigungen insbesondere von Mensch und Tier,
bewirkt, ist auch hier eine nachfolgende Entgiftung
erforderlich.
Die Erfindung beruht nun darauf, daß UV-Licht einer
bestimmten Wellenlänge Ozongas zu atomaren Sauerstoff
zerlegen kann. Im Wasser verbindet sich der so erzeugte
atomare Sauerstoff zumeist mit Stoffen der
Wasserstoffgruppe zu sogenannten OH-Radikalen. Diese
Radikale sind in der Lage, organische Substanzen wie
Fett, Eiweiß und dergleichen anzugreifen und zu Wasser
und Kohlensäure zu verbrennen. Zudem können durch diese
Radikale auch andere Stoffe, ebenfalls organischer
Struktur, soweit angegriffen werden, daß ihre
Giftwirkung wesentlich reduziert wird. Kurz gesagt
besteht die Erfindung im wesentlichen in einer neuen,
kombinierten Behandlung von Wasser durch Ozon und UV-
Licht, wobei das Ozon zu atomarem Sauerstoff zerlegt
wird, der die beschriebene Wirkung entfaltet.
In der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise besteht der
vorliegende photochemische Naßverbrennungsreaktor im
wesentlichen aus einem vorzugsweise rohrförmigen Gehäuse
1 mit einem Zugang 2 für das zu behandelnde Wasser und
einem Auslaß 3 für das behandelte Wasser, wenigstens
einer, in dem Gehäuse 1 enthaltenen UV-Leuchtstoffröhre
4, einem das Gehäuse 1 an seinem unteren Ende abschlie
ßenden Bodenteil 5, das einen Zugang 6 zum Einleiten von
Ozon in den Innenraum des Gehäuses 1 aufweist, und einem
das Gehäuse 1 an seinem oberen Ende abschließenden
Deckelteil 7.
Vorzugsweise weist das Gehäuse 1 die Form eines Rohres
mit einem ringförmigen, insbesondere einem kreisring
förmigen Querschnitt (siehe Fig. 2) auf, wobei in dem
vom Gehäuse 1 umschlossenen Innenraum mehrere der be
reits genannten UV-Leuchtstoffröhren 4 angeordnet sind.
Beispielsweise sind in der aus der Fig. 2 ersichtlichen
Weise vier Leuchtstoffröhren 4 vorgesehen, von denen
jeweils zwei symmetrisch zum Mittelpunkt des Gehäuses 1
auf einem Durchmesser durch das Gehäuse 1 angeordnet
sind und wobei die genannten Durchmesser um 90° vonein
ander beabstandet sind. Im wesentlichen wird der gesamte
Innenraum des Gehäuses 1, der nicht von dem Volumen der
Leuchtstoffröhren 4 belegt wird, von dem zu behandelnden
Wasser durchströmt. Als Zugang 2 dient vorzugsweise ein
an die Außenwand des Gehäuses 1 angesetzter Zufuhrstut
zen, der sich im Bereich des unteren Endes des Gehäuses
1 befindet. In der entsprechenden Weise dient als Auslaß
3 vorzugsweise ein im Bereich des oberen Endes des
Gehäuses 1 angesetzter Auslaßstutzen. Es ist jedoch auch
denkbar, das Wasser über einen anderen Zugang und einen
anderen Auslaß dem Gehäuse 1 zuzuführen bzw. zu entneh
men. Beispielsweise kann ein entsprechender Zugang im
Bodenteil 5 und ein entsprechender Auslaß im Deckelteil
7 vorgesehen werden.
Das Bodenteil 5 besteht vorzugsweise in der aus der Fig.
3 ersichtlichen Weise aus einem Materialblock, der eine
ringförmige Nut 8 aufweist, in die das untere freie Ende
des Gehäuses 1 dicht einsetzbar ist. Vorzugsweise befin
det sich am Boden der Nut 8 eine ringförmige Dichtung 9,
die die gewünschte Abdichtung zwischen dem Bodenteil 5
und dem Gehäuse 1 herbeiführt. In der entsprechenden
Weise besteht das Deckelteil 7 zweckmäßigerweise aus
einem Materialblock, in dem eine ringförmige Nut 10
vorgesehen ist, in die das obere freie Ende des Gehäuses
1 dicht einsetzbar ist. Vorzugsweise ist zur Erzielung
der erforderlichen Dichtwirkung am Boden der Nut 10 eine
ringförmige Dichtung 11 vorgesehen. Beim Verspannen des
Bodenteiles 5 und des Gehäuseteiles 7 durch eine geeig
nete Spanneinrichtung werden die entsprechenden Gehäuse
enden gegen die Dichtung 9 bzw. 11 gedrückt.
Das Verspannen des Bodenteiles 5 und des Deckelteiles 7
erfolgt vorzugsweise mit der Hilfe einer zweckmäßiger
weise mittig durch das Gehäuse 1 verlaufenden Stange 12,
die wenigstens an ihrem unteren Ende und an ihrem oberen
Ende ein Außengewinde aufweist. Diese Stange 12 verläuft
durch eine mittige Bohrung 13 des Bodenteiles 5. Das
vorzugsweise mit einem Gewinde versehene untere Ende der
Stange 12 ist in einer mit einem Innengewinde versehenen
Bohrung 14 des Bodenteiles 5 verschraubbar. In der
entsprechenden Weise verläuft die Stange 12 durch eine
mittige Bohrung 14 des Deckelteiles 7 derart, daß ihr
freies mit einem Außengewinde versehenes Ende nach dem
Zusammenbau des Reaktors über das obere Ende des Deckel
teiles 7 hinausragt und dort zum Zwecke der Verspannung
des Bodenteiles 5 mit dem Gehäuseteil 7 mit der Hilfe
einer Mutter 15 oder einer Flügelschraube oder dergl.
verschraubbar ist.
In der aus den Fig. 3 und 4 ersichtlichen Weise sind die
Leuchtstoffröhren 4 zwischen den Nuten 8 bzw. 10 durch
Bohrungen 16 im Bodenteil 5 bzw. 17 im Deckelteil 7
derart dicht hindurchgeführt, daß sich ihre mit den
entsprechenden Anschlüssen 18 versehenen Enden in einem
Hohlraum 19 des Bodenteiles 5 bzw. 20 des Deckelteiles 7
befinden. Der Hohlraum 19 des Bodenteiles 5 ist über
einen Durchgang 21 mit dem Äußeren des Bodenteiles 5
verbunden. Durch diesen Durchgang wird die Anschlußlei
tung geführt, über die eine elektrische Verbindung mit
der Hilfe eines im Hohlraum 19 angeordneten, nicht
dargestellten Sockels zum Anschluß 18 der entsprechenden
Leuchtstoffröhre hergestellt wird. In der entsprechenden
Weise wird eine Verbindung zu den Anschlüssen 18 der
Leuchtstoffröhre 4 über einen Durchgang 22 im Deckelteil
7 hergestellt, der vom Hohlraum 20 aus nach außen
geführt ist.
Vorzugsweise wird die Abdichtung der Leuchtstoffröhren 4
in den Bohrungen 13 des Bodenteiles 5 und in den Bohrun
gen 17 des Deckelteiles 7 dadurch erreicht, daß in jeder
Bohrung wenigstens eine O-Ringdichtung 23 in einer in
der Innenwand der Bohrung angeordneten ringförmigen Nut
24 angeordnet ist. In der entsprechenden Weise wird auch
eine Abdichtung der Stange 12 in der Bohrung 14 des
Deckelteiles 7 mit der Hilfe wenigstens einer O-Ring
dichtung 25 in einer Nut 26 und in der Bohrung 27 des
Bodenteiles 5 durch wenigstens eine O-Ringdichtung 28 in
einer Nut 29 erzielt. Vorzugsweise sind aus Sicher
heitsgründen für jede Bohrung zwei voneinander in der
Längsrichtung der Leuchtstoffröhre 4 bzw. der Stange 12
beabstandete O-Ringdichtungen vorgesehen.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin,
daß sich in der Fläche des Bodenteiles 5, die den
Innenraum des Gehäuses 1 an der ihr zugewandten Seite
begrenzt, eine Ausströmeinrichtung 30 für Ozon befindet.
Vorzugsweise besteht diese Ausströmeinrichtung 30 im
wesentlichen aus einer in dem Bodenteil 5 vorgesehenen
Vertiefung, in die der Zugang 6 mündet und aus einem mit
Durchlässen versehenen Element 32, das die Vertiefung 31
vom Inneren des Gehäuses 1 trennt. Insbesondere weist
die Vertiefung die Form eines ringförmigen Kanales 31
auf, der sich an seiner einen Seite in den Innenraum des
Gehäuses 1 öffnet. Zwischen der sich zum Innenraum des
Gehäuses 1 öffnenden Seite dieses Kanales 31 und dem
Innenraum ist als Element vorzugsweise ein poröses
Materialteil 32 vorgesehen, das die Form einer ringför
migen Scheibe aufweist, die den Kanal 31 überdeckt und
beispielsweise aus Acrylglas besteht. Der Zugang 6
verläuft von außen durch das Bodenteil 5 in den
ringförmigen Kanal 31.
Im folgenden wird der Betrieb des beschriebenen photo
chemischen Naßverbrennungsreaktors erläutert. Nach dem
Zusammenbau des Reaktors (Herstellung der Anschlußver
bindungen zu den Leuchtstoffröhren 4 und dichtes Einset
zen derselben in das Bodenteil 5, Verschrauben der
Stange 12 im Bodenteil 5, Einsetzen des Gehäuses 1 in
die Nut 8 mit der Dichtung 9, Aufsetzen des Deckelteiles
7 auf das Gehäuse 1, wobei dessen freies Ende in die Nut
10 eintritt, die Leuchtstoffröhren 4 dicht in die Boh
rungen 17 eingeführt werden und die Verbindungen zu den
Leuchtstoffröhren über die nicht dargestellten Sockel im
Hohlraum 20 hergestellt werden, Verspannen des Boden
teiles 5 und des Deckelteiles 7 durch Festziehen der
Mutter 15 auf dem über das Deckelteil 7 hinausragenden
Ende der Stange 12) wird über den Zugang 2 das zu
behandelnde Wasser in den Innenraum des Gehäuses 1
eingeführt. Dieses Wasser wird beispielsweise dem Inne
ren eines Aquariums über eine Schlauchleitung entnommen,
steigt im Gehäuse 1 nach oben und wird vom Auslaß 3
wieder über eine Schlauchleitung dem Aquarium zugeführt.
Nach dem Inbetriebsetzen der Leuchtstoffröhren 4 wird
über den Zugang 6 und das poröse Material 32 Ozon in den
Innenraum des Gehäuses 1 eingeführt. Dieses Ozon wird
durch das aufsteigende Wasser verwirbelt und durch die
Strahlung der Leuchtstoffröhren 4, die vorzugsweise in
einem Bereich von 280 bis 240 nm, insbesondere bei etwa
253 nm liegt, zur Bildung von Radikalen angeregt. Diese
Radikale verbinden sich, während das Wasser im Gehäuse 1
aufsteigt, mit den im Wasser enthaltenen hochmolekularen
Verbindungen organischer Struktur, wie beispielsweise
den Eiweißen, Fetten usw., um diese zu Wasser und
Kohlesäure zu verbrennen. Dies bedeutet, daß das Wasser
während es das Gehäuse 1 durchströmt, in der beschriebe
nen Weise aufbereitet wird. Dabei ist die Lebensdauer
der gebildeten Radikalen vorteilhafterweise so gering,
daß sie nicht in das Innere des Aquariums gelangen
können. Eine aufwendige Nachbehandlung ist daher nicht
erforderlich.
Claims (21)
1. Photochemischer Naßverbrennungsreaktor mit
einem einen Zugang (2) für zu behandelndes Wasser und
einen Abfluß (3) für behandeltes Wasser aufweisenden
Gehäuse (1), dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer
Zugang (6) vorgesehen ist, über den Ozon in das Innere
des Gehäuses (1) einleitbar ist, und daß in dem Gehäuse
(1) wenigstens eine Strahlungsquelle (4) angeordnet ist,
deren Strahlung Ozon zu atomaren Sauerstoff zerlegt.
2. Reaktor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) die Form
eines Rohres mit einem ringförmigen Querschnitt
aufweist, an dessen einem Ende der Zugang (2) und an
dessen anderem Ende der Abfluß (3) angeordnet sind.
3. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Gehäuses (1)
durch ein Bodenteil (5) dicht verschlossen ist, durch
das der weitere Zugang (6) verläuft, der mit einer
Ausströmeinrichtung (30) für das Ozon in Verbindung
steht.
4. Reaktor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmeinrichtung (30)
eine im Bodenteil (5) vorhandene Vertiefung (31), in die
der weitere Zugang (6) mündet, und ein mit
Durchlässen versehenes Element (32) aufweist, das
das Innere des Gehäuses (1) und die Vertiefung (31) von
einander trennt.
5. Reaktor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung die Form
eines ringförmigen Kanales aufweist und daß das Element
(32) die Form einer den Kanal abdeckenden Scheibe
besitzt.
6. Reaktor nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Element (32) aus einem
porösen Material besteht.
7. Reaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Rohres in
eine Nut (8) des Bodenteiles (5) dicht einsetzbar ist.
8. Reaktor nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß sich am Boden der Nut (8)
ein Dirchtungsring (9) befindet.
9. Reaktor nach einem der Ansprüche 2 und 5 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr einen
kreisförmigen Querschnitt besitzt und daß der Kanal (31)
konzentrisch zum Querschnitt des Rohres verläuft.
10. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Gehäuses
(1) durch ein Deckelteil (7) verschließbar ist.
11. Reaktor nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelteil (7) eine Nut
(10) aufweist, in das das andere Ende des Gehäuses (1)
dicht einsetzbar ist.
12. Reaktor nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß sich am Boden der Nut (10)
des Deckelteiles (7) ein Dichtungsring (11) befindet.
13. Reaktor nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelteil (7) und das
Bodenteil (5) durch eine Spanneinrichtung (12, 15)
aufeinanderzu spannbar sind.
14. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle
wenigstens eine Leuchtstoffröhre (4) im Inneren des
Gehäuses (1) angeordnet ist und daß wenigstens ein Ende
der Leuchtstoffröhre (4) dicht durch eine Bohrung
(16, 17) im Bodenteil (5) bzw. im Deckelteil (7) geführt
ist.
15. Reaktor nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der
Leuchtstoffröhre (4) dicht durch eine Bohrung (16) im
Bodenteil (5) und das andere Ende der
Leuchtstoffröhre (4) dicht durch eine Bohrung (17) im
Deckelteil (7) geführt sind.
16. Reaktor nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Umfangswand der
Bohrung (16, 17) des Bodenteiles (7) wenigstens eine Nut
(24) vorgesehen ist, in der sich ein die dichte
Durchführung der Leuchtstoffröhre (4) bewirkender
Dichtungsring (23) befindet.
17. Reaktor nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (30)
eine Stange (12) aufweist, die durch das Gehäuse (1)
verläuft, deren eines Ende im Bodenteil (5) befestigbar
ist und deren anderes Ende durch eine Bohrung (14) des
Deckelteiles geführt ist, und daß auf das mit einem
Gewinde versehenen Ende der Stange (12), das über das
Deckelteil (7) hinausragt, eine Mutter (15)
aufschraubbar ist.
18. Reaktor nach einem der Ansprüche 5 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Gehäuses (1)
vier Leuchtstoffröhren (4) gleichmäßig über den
Querschnitt des Gehäuses verteilt sind und durch den vom
ringförmigen Kanal (31) umschlossenen Raum verlaufen.
19. Reaktor nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Leucht
stoffröhre (4) hinter der Bohrung (16) in einem Hohl
raum (19) des Bodenteiles (5) endet und dort mit einem
elektrischen Anschluß-Sockelteil versehen ist und daß
das andere Ende der Leuchtstoffröhre (4) hinter der
Bohrung (17) in einem Hohlraum (20) des Deckelteiles (7)
endet und dort mit einem elektrischen Anschluß-Sockel
teil versehen ist.
20. Reaktor nach einem der Ansprüche 4 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß das Element (32) aus Acryl
glas besteht.
21. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle (4)
eine Quelle für UV-Licht vorgesehen ist.
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Country | Link |
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