187439. lajstromszámú szabadalom • Vízkezelési eljárás oxigéndús gázból előállított ózon felhasználásával és berendezés az eljárás foganatosítására
1 187 439 2 nak a felső részébe torkolló cső van kivezetve. Az abszorberbe az ózonfejlesztő készülékből kilépő, ide ózon és oxigéngáz keverékét továbbító cső van bevezetve. Az abszorberből van a recirkulációs vezeték kivezetve, amelyről a deszorberbe oxigéndús gázkeveréket tápláló vezeték van leágaztatva. A kezelendő víznek az oxidációs reaktorba táplálására szolgáló vezetékbe az abszorberből kilépő vezetékkel összekapcsolt keverőelem (keverőkészülék) van beiktatva. A találmány előnye, hogy lényegesen olcsóbban teszi lehetővé oxigéndús gázból előállított ózonnal a víztisztítást, mint a jelenleg ismert hasonló célú megoldások, mert a hagyományos ózonbekeverő készülékekkel az ózonos vízkezelés és az ózonfejlesztés költségoptimuma maximálisan közelíthetők egymáshoz. A találmány oxigéndús gázból előállított ózon felhasználásával végzett vízkezelési eljárásra vonatkozik, amely eljárás során a kezelendő vízbe oxigént és ózont tartalmazó gázkeveréket juttatunk, és az oxigéngáznak a vízben el nem nyelt részét az ózonfejlesztéshez recirkuláltatjuk. Ismeretes, hogy az ózon erős - a vízkezelési gyakorlatban történő alkalmazás szempontjából tulajdonképpen a legerősebb - oxidálószer, amely a vízben levő szennyeződésekkel reakcióba lép, a szerves anyagokat degradálja (roncsolja), az élő szervezeteket pedig megöli. Az ózon az ivóvíz minőségét javítja, élvezeti értékét növeli, úgyhogy az ivóvíztisztítás különféle fázisaiban gyakran alkalmaznak ózonkezelést. A szennyvíztisztitási technológia utolsó fázisában ugyancsak sor kerülhet ózonkezelésre (fertőtlenítés, harmadlagos tisztítás). Ipari vizek tisztítása során speciális feladatok megoldása céljából visznek ózont a vízbe (pl. ciánoxidálás). Az ózon robbanásveszélyes, ezért a tisztítás helyén - a tisztítótelepen - szokás előállítani. Ózont általában levegőből, vagy oxigéndús gázból állítanak elő; az utóbbi ugyan természetesen többletköltséget jelent, hiszen az oxigénnek ára van, míg a levegő ingyen, korlátlan mennyiségben rendelkezésre áll, viszont oxigénből olcsóbban lehet ózont gyártani, mint levegőből. Az oxigéngáz előállításának egyre racionálisabb technológiája eredményeként az oxigén maga is egyre olcsóbb, ami előtérbe helyezte az ózon oxigéngázból történő gyártásának egyre szélesebb körű alkalmazását. Ismeretes, hogy az ózonfejlesztésre használt gáz oxigéntartalmának növelésével bővíthető az ózonfejlesztő berendezés kapacitása; a termelt ózon koncentrációja a gázban; és csökkenthető az ózonfejlesztés fajlagos energiaigénye. E tényezők eredményeként a gázelőkészítés, az ózonfejlesztés és az ózonos vízkezelés beruházási és üzemeltetési költsége egyaránt csökkenthető lenne. A jelenleg ismert megoldásoknál azonban a vízbe vitt, és ózonná át nem alakult oxigénfelesleget, amely - az ózonnal együtt - a vízben oldódik, nem tudják visszanyerni, ez egyértelműen veszteségként jelentkezik annak ellenére, hogy a víz oxigénnel való telítése bizonyos esetekben - pl. szennyvíztisztításnál - kívánatos lehet. Az ózonnal kezelt vízből kiváló oxigén pedig a tisztítandó vízben oldott egyéb gázokkal - elsősorban nitrogénnel - szennyezett, így a kivált gáz ilyen formájában nem használható fel újra ózonkészítéshez. Ehhez a vizet az ózonos kezelés előtt gáztalanitani kell, és az ebben az esetben kiváló- gyakorlatilag már tiszta - oxigéngázt recirkuláltatni lehet az ózonkészítéshez, ez azonban meglehetősen költséges műszaki megoldás. Ha előzetes gáztalanítás nélkül recirkuláltatnák az ózonos vízkezelésnél kivált gázokat, akkor - csak az ózonfejlesztésre felhasznált gázt pótolva - előbb-utóbb a levegő összetételével egyeznék meg a recirkuláltatott gáz összetétele. Ismeretes olyan megoldás is, amelynél nem közvetlenül az ózonfejlesztőből kilépő ózontartalmú gázzal kezelik a tisztítandó vizet, hanem az ózont előbb nagynyomású vizes abszorberekke! dúsítják, majd a vizet az ózonoldattal tisztítják. így a dúsítóból - csupán megfelelő abszorpciós nyomás alkalmazásával - lefúvatás nélkül is 90-95% oxigént tartalmazó gázt lehet visszanyerni, a nagynyomású abszorpció azonban idegen a víz- és szennyvíztisztító művekben, emellett energiaigényes, beruházásigényes, és az ózontartalmú gáz komprimálásánál nem kerülhetők el az ózonveszteségek sem. A találmány feladata, hogy olyan vízkezelési eljárást szolgáltasson oxigéndús gázból előállított ózon felhasználásával, amely az ózonná át nem alakult oxigén visszanyerésével és ózonkészítéshez való újrafelhasználásával lényegesen csökkenti az ózonos vízkezelés költségeit. A találmány az alábbi felismeréseken alapul: ha a kiváló gázok egy részét elvezetjük, és ezt a részt is oxigénnel pótoljuk, a recirkuláltatott gázban gyakorlatilag tetszőleges szinten tartható az oxigénkoncentráció; másrészt az oxigénkoncentráció növelésével csökken az ózonfejlesztés költsége, fokozottan növekszik viszont a lefúvatás, azaz, az oxigénköltség is. Az oxigénkoncentrációnak tehát optimuma van, amelynél az ózonos vízkezelés minimális költséggel jár. Ez a koncentráció-optimum kb. 60-70%, viszont az ózonfejlesztés optimuma - ahol legkisebb a fajlagos energiafelhasználás, és legnagyobb a csövenkénti ózontermelés és ózonkoncentráció adott gázsebesség, kisülési feszültség és készülék-paraméterek mellett - 90-95% között van. Ebből következik, hogy a racionalizálási lehetőségek még messze nincsenek kihasználva, és az oxigéndús gázból történő ózonfejlesztés megtakarítási lehetőségeit a víz- és szennyvíztisztításban realizálni lehet, ha az ózonos vízkezelés és ózonfejlesztés költségoptimumát hagyományos ózonkeverö berendezések alkalmazásával tudjuk közelíteni egymáshoz. A találmány alapja továbbá az a felismerés, hogy- mivel az ózon a vízben sokkal jobban oldódik, mint az oxigén - elegendő a kezelendő víznek csak egy részmennyiségével elnyeletni az oxigén-ózongázkeveréket, mert míg ebben a részmennyiségben (részáramban) az ózon túlnyomó része (mintegy 95%-a) feloldódik, jelentős mennyiséggel kevesebb oxigén megy át vizes oldatba, mintha az oxigéngázkeveréket a teljes kezelendő vízmennyiséghez adagolnánk, tehát a részáramból lefúvatott gázban nagymennyiségű - el nem nyelt - oxigén is jelen van. Másrészt figyelembe vettük, hogy minden ter5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
