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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Reaktionsgefäß zur Aufbereitung
von Wasser, insbesondere von Trink- oder Schwimmbadwasser, mit Ozon
mit einem Eintritt für
ozonhaltiges Wasser, einem Austritt für aufgereinigtes Wasser und
einem Auslass für
ggf. restozonhaltige Ballastluft. Derartige Reaktionsgefäße können in
Trinkwasser- bzw. Schwimmbadwasseraufbereitungsanlagen eingesetzt
werden, denen zum Abbau Organischer Substanzen,
Bakterien und anderer Verunreinigungen Ozon zugesetzt wird.
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Bei der Ozon-Desinfektion von Schwimmbadwasser
wird das Ozon dem umgewälzten
Hauptstrom oder einem Teilstrom des Schwimmbadwassers üblicherweise
in einer Konzentration von ca. 1 bis 1,2 g/m3 zugesetzt
und in einen Reaktionsbehälter
geführt. Über eine
Entlüftungsanlage
werden gasförmiges
Restozon und Ballastluft abgeführt.
Hierbei wird das Ozon in einem Aktivkohlefilter zu Kohlendioxid
umgesetzt, so dass die austretende Luft frei von Oron ist. Das restliche,
in Wasser gelöste
Ozon, welches nicht mit organischen Substanzen in Reaktion getreten
ist oder anderweitig abgebaut wurde, wird außerhalb des Reaktionsgefäßes durch
eine Aktivkornkohlefilteranlage beseitigt, damit das dem Schwimmbad
zugeführte
Wasser im Wesentlichen frei von Ozon ist.
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Bei einem in der
DE 100 22 093 A1 beschriebenen
Verfahren wird auf eine Aktivkornkohlefilteranlage verzichtet und
lediglich ein Teilwasserstrom mit Ozon beaufschlagt. Der Teilwasserstrom
wird nach der Reaktionsstrecke wieder dem Hauptwasserstrom zugeführt und
durch diesen verdünnt.
Durch eine Regelung wird der Ozoneintrag in den Teilwasserstrom so
dosiert, dass der Restozongehalt in dem Schwimmbadwasser unterhalb
des zulässigen Grenzwertes
von 0,05 mg/l liegt.
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Die bisher bekannten Reaktionsgefäße zur Aufbereitung
von Trink- und/oder Schwimmbadwasser sind in der Regel kesselförmig ausgebildet
und weisen einen im unteren Bereich seitlich angeordneten Eintritt
für das
mit Ozon beaufschlagte, aufzureinigende Wasser, einen im oberen
Bereich ebenfalls seitlich angeordneten Austritt für das aufgereinigte Wasser
sowie einen Auslass zur Abfuhr von gasförmigem Restozon und Ballastluft
auf. Das mit Ozon beaufschlagte, aufzureinigende Wasser wird in
einer im Kessel befindlichen Rohrleitung geschlossen zum Kesselboden
geführt
und tritt am unteren Ende dieser Rohrleitung in das Kesselinnere
aus. Durch die Art der Wasserführung
wird jedoch keine homogene Verteilung der Gasblasen in dem aufzureinigenden
Wasser und keine intensive Durchmischung der Gas- und Flüssigphase
erreicht, so dass die aufzureinigende wässrige Phase infolge eines
lediglich unzureichenden Gaslöseprozesses
nur einen signifikant unterhalb der Sättigungskonzentration liegenden
Gehalt an Ozon aufweist und die enthaltenen Verunreinigungen nur
unzureichend abgebaut werden können. Zum
anderen bilden sich aufgrund der Strömungsgeschwindigkeit und des
hohen Dichteunterschieds zwischen den Gasblasen und der wässrigen
Phase in dem Mantelvolumen des Reaktionskessels unkontrollierte
Turbulenzen, die zu Kurzschlussströmungen mit deutlich unterschiedlichen
Ozongehalten führen. Daher
ist die wässrige
Phase über
den Querschnitt des Reaktionsgefäßes gesehen
ungleichmäßig mit Ozon
beladen, so dass kein repräsentative
Messprobe entnommen werden kann, welche nach Bestimmung des Ozongehaltes
eine zuverlässige
Steuerung der Ozonerzeugung und des Ozoneintrags vor dem Reaktionsgefäß und somit
eine zuverlässige Regelung
des Restozongehaltes in der wässrigen Phase
nach dem Austritt aus dem Reaktionsgefäß zuließe.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,
eine ausreichend lange und einheitliche Verweilzeit des mit Ozon
beaufschlagten und aufzureinigenden Wassers sowie eine optimale
Lösung
des Ozons in der wässrigen
Phase zu gewährleisten,
um eine möglichst vollständige Reaktion
des Ozons mit den Verunreinigungen zu erreichen. Ferner soll eine
zuverlässige Regelung
des Restozongehaltes in der wässrigen Phase
nach dem Austritt aus dem Reaktionsgefäß ermöglicht werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch
gelöst,
dass in dem Reaktionsgefäß Reaktionsrohre
vorgesehen sind, die Strömungswege
für das
ozonhaltige Wasser definieren und in denen die Reaktion zwischen
Ozon und dem in dem aufzubereitenden Wasser enthaltenen Verunreinigungen
vornehmlich stattfindet, und dass die Reaktionsrohre zu wenigstens
einer Reaktionskerze zusammengefasst sind, wobei im Anschluss an
eine Eintrittsöffnung
der Reaktionskerze ein erster Reaktionskanal vorgesehen ist, der
nach einer ersten Umlenkung in einen im Wesentlichen entgegen dem
ersten Reaktionskanal gerichteten zweiten Reaktionskanal übergeht.
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Überraschenderweise
ermöglicht
das erfindungsgemäße Reaktionsgefäß nicht
nur eine nahezu vollständige
Aufreinigung des Wassers, sondern auch eine zuverlässige Regelung
der Ozonerzeugung und somit des Restozongehaltes in dem aufgereinigten
Wasser nach dem Austritt aus dem Reaktionsgefäß. Aufgrund der durch die Reaktionskerzen definierten
Reaktionskanäle
wird in dem Reaktionsgefäß eine einheitliche
Verweilzeit des aufzureinigenden Wassers sichergestellt, wobei die
Verweilzeit durch Variation der Länge und/oder des Durchmessers
der Reaktionskanäle
flexibel an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden kann.
Ferner bilden sich in dem vorzugsweise im Wesentlichen vertikal
von unten nach oben führenden
ersten Reaktionskanal und in der Umlenkung von dem ersten zu dem
zweiten Reaktionskanal Gasblasen aus ungelöstem Restozon und Ballastluft
aus, welche das aufzureinigende Wasser nur in einem dünnen Film
entlang der Wandflächen
mit entsprechend größeren Strömungsgeschwindigkeiten
passieren kann. Aufgrund der aus der Gasblasenbildung resultierenden großen Gas/Flüssigphasengrenze
sowie aufgrund der infolge der in dem Fluidfilm lokal erhöhten Strömungsgeschwindigkeiten
erzeug ten Turbulenzen wird eine optimale Lösung des Ozons in der wässrigen
Phase erreicht, so dass in den Reaktionskanälen durch Reaktion des gelösten Ozons
mit den Verunreinigungen in dem aufzureinigenden Wasser verbrauchtes
Ozon unverzüglich
nachgelöst
wird und somit der Ozongehalt des aufzureinigenden Wassers entlang
des Strömungswegs
stets nahezu der Sättigungskonzentration
entspricht. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Reaktionsgefäßes liegt
darin, dass aufgrund der in den Reaktionskanälen definierten einheitlichen
Strömungswege
in dem Mantelvolumen des Reaktionsgefäßes laminare Strömungsverhältnisse
eingestellt werden können,
so dass infolge des auch außerhalb
der Reaktionskerzen anhaltenden Verbrauchs an Ozon durch Reaktion
mit den in der wässrigen
Phase enthaltenen Verunreinigungen in dem Mantelvolumen des Reaktionsgefäßes, von
unten nach oben gesehen, ein gleichmäßig abnehmender Gradient an
im Wasser gelöstem
Ozon resultiert. Dies erlaubt die Entnahme einer repräsentativen
Messprobe, was Voraussetzung für
eine zuverlässige
Regelung des Restozongehaltes in der wässrigen Phase nach dem Austritt aus
dem Reaktionsgefäß ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der
Erfindung ist im Anschluss an den zweiten Reaktionskanal nach einer
zweiten Umlenkung wenigstens ein weiterer, im Wesentlichen entgegen
dem zweiten Reaktionskanal gerichteter dritter Reaktionskanal vorgesehen.
Dadurch wird die Länge
des durch die Reaktionskanäle
definierten Strömungsweges
innerhalb des Reaktionsgefäßes und
somit auch die Verweilzeit vergrößert.
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In Weiterbildung der Erfindung wird
vorgeschlagen, die Reaktionskanäle
so auszubilden, dass sie in den Übergängen von
dem ersten Reaktionskanal zu dem zweiten Reaktionskanal sowie von
dem zweiten Reaktionskanal in den dritten Reaktionskanal um jeweils
etwa 180° umgelenkt
werden. Dies ermöglicht
eine kompakte Bauweise der Reaktionskerzen und fördert durch die Möglichkeit
der Ausbildung von Gasblasen insbesondere in dem Übergang
von dem ersten zu dem zweiten Reaktionskanal, aber auch in dem ersten
und zweiten Reaktionskanal den Gaslöseprozess.
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Die Reaktionskerzen werden vorzugsweise durch
drei konzentrisch angeordnete, zylindrische Rohre mit untereinander
zunehmendem Durchmesser gebildet, wobei das Innenvolumen des ersten, vorzugsweise
von unten nach oben führenden
Rohres (Steigrohr) den ersten Reaktionskanal, das Mantelvolumen
des dazu konzentrisch angeordneten zweiten Rohres (Stülprohr)
mit einem gegenüber dem
ersten Steigrohr größeren Durchmesser
den zweiten Reaktionskanal und das Mantelvolumen des äußeren Rohres
(Gegenstülprohr)
den dritten Reaktionskanal definieren. Die abgestufte Dimensionierung
der Reaktionsrohre ist erfindungsgemäß so gewählt, dass weitestgehend die
gleichen Strömungsgeschwindigkeiten
erzielt werden, wie in der Zu- und Ableitung des Reaktionsgefäßes.
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In Weiterbildung der Erfindung ist
das den zweiten Reaktionskanal außen begrenzende Stülprohr über das
sich an die Eintrittsöffnung
anschließende
Steigrohr gestülpt
und wird an der der Eintrittsöffnung
abgewandten Seite durch eine Deckelplatte verschlossen. Dadurch
wird ein Ausströmen
des aufzureinigenden Wassers aus dem Übergang von dem ersten in den
zweiten Reaktionskanal verhindert und eine definierte Umlenkung
erreicht.
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An dem Übergang von dem zweiten zu
dem dritten Reaktionskanal wird dies dadurch erreicht, dass das
den dritten Reaktionskanal außen
begrenzende Gegenstülprohr
an seiner der Eintrittsöffnung zugewandten
Seite durch einen Bodenabschnitt begrenzt wird, der von dem ersten
Reaktionskanal durchtreten wird. Das den zweiten Reaktionskanal außen begrenzende
Stülprohr
stützt
sich vorzugsweise über
eine Bodenschlitzplatte auf dem Bodenabschnitt ab. Die Bodenschlitzplatte
kann hierbei radial nach außen
weisende Öffnungen
aufweisen, durch die das Wasser strömen kann. Alternativ ist es möglich, radiale
Stege vorzusehen, auf welchen sich das Stülprohr abstützt, und zwischen denen das Wasser
umgelenkt werden kann. Durch die Bodenschlitzplatte bzw. die Stege
wird nicht nur am unteren Ende des Stülprohres die Umlenkung der
Strömung in
den dritten Reaktionskanal sondern auch am oberen Ende des Stülprohres
ein ausreichender Abstand zwischen Deckelplatte und der Austrittsöffnung des Steigrohres
erreicht.
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Der Bodenabschnitt weist gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung einen Gewindeabschnitt mit
Außengewinde
auf, über
welches die Reaktionskerzen in Gewindeöffnungen in einer Bodenplatte
eingeschraubt werden können,
welche erfindungsgemäß einen
unteren Kesseldom von dem Reaktionsraum trennt. Das Einschrauben
der Reaktionskerzen in die Bodenplatte erlaubt einen schnellen und
einfachen Austausch der Reaktionskerzen bspw. bei Vorliegen eines
Defektes. Des weiteren erlaubt diese Anordnung eine einfache Umrüstung des
Reaktionsgefäßes, bspw.
zur Verlängerung
oder Verkürzung
der Verweilzeit, indem die Reaktionskerzen gegen entsprechend längere oder
breitere bzw. kürzere und
dünnere
Reaktionskerzen ausgetauscht werden.
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Die Ableitung des aufgereinigten
Schwimmbadwassers aus dem Reaktionsgefäß erfolgt erfindungsgemäß über wenigstens
eine zu dem Austritt führende
Abrohrleitung, die sich gemäß einer
Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens etwas oberhalb der Bodenplatte
in den Reaktionsraum öffnet.
Sind, wie bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, mehrere
Abfuhrleitungen vorgesehen, so können
diese am oberen Ende des Reaktionsraumes über einen bspw. ringförmigen Verbindungskanal
mit einer zu dem Austritt führenden
zentralen Abfuhrleitung verbunden sein.
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Der Reaktionsraum wird erfindungsgemäß nach oben
durch eine eine Vielzahl von Öffnungen aufweisende
Deckelplatte, bspw. ein Lochblech oder dgl., von einem oberen Kesseldom
getrennt, in dem eine Entlüftungsöffnung vorgesehen ist. Über diese kann
Ballastluft, die ggf. noch Restozon enthält, aus dem Reaktionsgefäß abgeführt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung wird
das Gas/Wassergemisch über
einen horizontal angeordneten 45°-Winkel
in den unteren Kesseldom eingeleitet. Hierdurch wird dem Flüssigkeitsvolumen
ein Drall aufgezwungen, der eine möglichst gleichmäßige Verteilung
der Ozongas-/Ballastluftblasen im Wasser bewirkt und eine größtmögliche Phasengrenze
zwischen Gas und Fluid ausbildet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispiels
und der Zeichnung näher erläutert. Dabei
bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale
für sich
oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigen:
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1 einen
schematischen Längsschnitt des
erfindungsgemäßen Reaktionsgefäßes zur
Aufreinigung von Schwimmbadwasser mit Ozon,
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2 einen
schematischen Teilschnitt durch eine bei dem Reaktionsgefäß verwendete
Reaktionskerze in Explosionsdarstellung oberhalb einer Düsenplatte
und
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3 eine
Draufsicht auf eine Bodenschlitzplatte.
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Wie sich aus 1 ergibt, ist der kesselförmige Reaktionsbehälter 1 in
einen unteren Kesseldom 2 für den Eintrag und die Homogenisierung
des mit Ozon beaufschlagten Schwimmbadwassers, einen mittleren,
im Wesentlichen zylindrischen Reaktionsraum 3, in dem die
Reaktion des Ozons mit den in dem aufzu reinigenden Schwimmbadwasser
befindlichen Verunreinigungen vornehmlich stattfindet, sowie einen
oberen Kesseldom 4 zur Trennung des Gasgemisches aus Ballastluft
und Restozon von dem aufgereinigten Schwimmbadwasser unterteilt.
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Der untere Kesseldom 2 wird
von dem Reaktionsraum 3 über eine Bodenplatte 5 getrennt,
in welcher eine Vielzahl von Gewindeöffnungen 6 zum Einschrauben
von Reaktionskerzen 7 ausgebildet ist. Nach oben ist der
Reaktionsraum 3 zu dem oberen Kesseldom 4 offen.
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In dem unteren Kesseldom 2 ist
unterhalb der Bodenplatte 5 ein seitlicher Eintritt 10 vorgesehen,
der mit einem im Wesentlichen horizontal angeordneten um etwa 45° abwinkelten
Winkelstück 11 verbunden
ist, um mit Ozon beaufschlagtes Schwimmbadwasser in den unteren
Kesseldom 2 einzuführen.
Durch die damit erreichte, im Wesentlichen tangentiale Einführung des
Schwimmbadwassers in den unteren Kesseldom 2 wird dem Wasser ein
Drall auferlegt, der eine gleichmäßige Verteilung der Gasphase
in der wässrigen
Phase und damit eine größtmögliche Gas/Flüssigphasengrenze
erreicht.
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Die Reaktionskerzen 7 bestehen
bei der dargestellten Ausführungsform
aus jeweils drei vertikalen, konzentrisch angeordneten und übereinander gestülpten Reaktionsrohren,
nämlich
einem Steigrohr 12, einem Stülprohr 13 und einem
Gegenstülprohr 14.
Es ist jedoch möglich,
je nach Anforderung, auf das Gegenstülprohr 14 zu verzichten
oder in entsprechender Weise zusätzliche
Reaktionsrohre mit alternierender oberer / unterer Umlenkung übereinander
zu stülpen.
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Die Reaktionskerze 7 weist
einen Bodenabschnitt 15 auf, der über einen Gewindeabschnitt 16 mit
Außengewinde
in eine der Gewindeöffnungen 6 der
Bodenplatte 5 eingeschraubt ist. Die Abdichtung des Reaktionsraumes 3 gegenüber dem
unteren Kesseldom 2 wird hierbei über eine umlaufende Dichtung 17 erreicht,
die an der Unterseite des Bodenabschnittes 15 in einer
Ringnut 18 angeordnet ist und gegen die Bodenplatte 5 anliegt.
Alternativ kann auf die Ringnut 18 im Bodenabschnitt 15 verzichtet
werden und stattdessen eine Abdichtung zwischen Außengewinde 16 und
Innengewindeöffnung 6 über ein prozesskompatibles
Dichthilfsmittel, bspw. ein PTFE-Dichtband, vorgesehen werden. Der
Bodenabschnitt 15 weist eine zentrale Eintrittsöffnung 19 auf, die
in die Gewindeöffnung 6 der
Bodenplatte 5 übergeht.
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An die Eintrittsöffnung 19 des Bodenabschnittes 15 schließt sich
das in der Reaktionskerze 7 mittig angeordnete Steigrohr 12 an,
das einen ersten Reaktionskanal 20a festlegt, der von dem
Kesselboden aus gesehen im Wesentlichen vertikal nach oben führt.
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Über
das Steigrohr 12 ist von oben das durch eine ggf. profilierte
Deckelplatte 21 verschlossene Stülprohr 13 gestülpt, das
einen größeren Durchmesser
aufweist als das Steigrohr 12, so dass zwischen der Außenfläche des
Steigrohres 12 und der Innenfläche des Stülprohres 13 ein zweiter
Reaktionskanal 20b gebildet wird. Das Stülprohr 13 stützt sich
bspw. über
eine profilierte Bodenschlitzplatte 22 auf dem Bodenabschnitt 15 der
Reaktionskerze 7 ab.
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Die in 3 dargestellte
Bodenschlitzplatte 22 weist in Radialrichtung verlaufende
Schlitze oder Öffnungen 23 auf,
die über
radiale Stützstege 33 für das Stülprohr 13 getrennt
werden. In den Stützstegen 33 sind
Nuten 34 zur Aufnahme des Stülprohres 13 ausgebildet.
Anstelle der Bodenschlitzplatte 22 können bei einer weiteren Ausführungsform
auch lediglich radiale Stege an dem Bodenabschnitt 15 vorgesehen
sein, auf welche sich das Stülprohr 13 abstützt. Die
Bodenschlitzplatte 22 oder die radialen Stege können anstelle
der in 3 gezeigten Nuten 34 Absätze aufweisen, über die
das Stülprohr 13 ebenfalls
exakt positioniert werden kann.
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Gemeinsam mit der entsprechenden
Dimensionierung des Stülprohres 13 wird
hierdurch erreicht, dass die Deckelplatte 21 im Abstand über dem oberen
Ende des Steigrohres 12 angeordnet ist, so dass die Strömung über eine
erste Umlenkung 24a aus dem nach oben führenden Steigrohr 12 um
180° in
das nach unten führende
Stülprohr 13 umgeleitet wird.
Ebenso wird am unteren Ende des Stülprohres 13, welches
durch die Bodenschlitzplatte 22 einen Abstand zu dem Bodenabschnitt 15 der
Reaktionskerze 7 aufweist, eine zweite Umlenkung der Strömung aus
dem zweiten Reaktionskanal 20b erreicht.
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Um das Stülprohr 13 ist ein
Gegenstülprohr 14 mit
wiederum größerem Durchmesser
angeordnet, so dass zwischen der Außenfläche des Stülprohres 13 und der
Innenfläche
des Gegenstülprohres 14 ein
dritter, nach oben führender
Reaktionskanal 20c gebildet wird. Hierdurch wird an der
zweiten Umlenkung 24b wiederum eine Umlenkung der Strömung um
180° erreicht.
Am oberen Ende des Gegenstülprohres 14 tritt
die Strömung
in den Reaktionsraum 3 aus.
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Das Gegenstülprohr 14 wird über einen
an dem Bodenabschnitt 15 vorgesehenen Stutzen 25 oder
dgl. gehalten und exakt positioniert. Somit werden genaue Dimensionierungen
der Reaktionskanäle 20b, 20c und
damit definierte Strömungsbedingungen
gewährleistet.
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In dem Reaktionsraum 3 sind
zudem mehrere, insbesondere vier als Tauchrohre ausgebildete Abfuhrleitungen 26 vorgesehen,
welche an ihrem unteren Ende, etwas oberhalb der Bodenplatte 5 bspw. abgeschrägte Eintrittsöffnungen 27 aufweisen.
Die Abfuhrleitungen 26 werden an ihrem oberen Ende über einen
bspw. ringförmig
oder rechteckförmig
ausgebildeten Verbindungskanal 28 zusammengeführt und
zu einer zentralen Abfuhrleitung 29 verbunden, welche zu
einem Austritt 30 für
aufgereinigtes Wasser führt.
Schließlich
ist an dem oberen Kesseldom 4 ein Behälterdeckel 31 zur
Aufnahme einer Be- und Entgasungseinheit 32 für Ballastluft
und ggf. ausgegastes Restozon vorgesehen.
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In dem Reaktionsgefäß 1 sind
mehrere Reaktionskerzen 7 bspw. kreisförmig oder gleich verteilt angeordnet.
Die Zahl und Größe der Reaktionskerzen 7 hängt von
der Querschnittsfläche
der Teilstromleitung für
die Wasseraufreinigung, die zum Eintritt 10 des Reaktionsgefäßes 1 führt, und
deren Verhältnis zur
Querschnittsfläche
des Steigrohres 12 ab.
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Das erfindungsgemäße Reaktionsgefäß 1 ist im
Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden
seine Betriebs- und Funktionsweise erläutert.
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Während
des Betriebs des Reaktionsgefäßes 1 strömt bei einem
Druck von im Allgemeinen 0,5 bis 2,5 bar über den Eintritt 10 kontinuierlich
aufzureinigendes und mit Ozon beaufschlagtes Schwimmbadwasser, also
ein Gemisch aus aufzureinigendem Schwimmbadwasser mit gelöstem Ozon
sowie einer Gasphase aus ungelöstem
Ozon und Luft, über
das Winkelstück 11 in
den unteren Kesseldom 2 ein. Aufgrund der dadurch entstehenden
Turbulenzen wird eine bestmögliche
Durchmischung des Gas-Flüssigkeits-Gemisches
erreicht, so dass die Gasblasen aus gasförmigem Ozon und Ballastluft
in der wässrigen Phase
im Wesentlichen gleichmäßig verteilt
sind und sich eine maximal große
Phasengrenze zwischen den beiden Phasen ausbildet.
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Das homogene Zwei-Phasen-Gemisch
tritt dann durch die Gewindeöffnungen 6 und
die daran anschließenden
Eintrittsöffnungen 19 in
die einzelnen Reaktionskerzen 7 ein und durchströmt zunächst den
in dem Steigrohr 12 ausgebildeten ersten Reaktionskanal 20a von
unten nach oben. Beim Durchströmen
reagiert ein von der Verweilzeit in dem ersten Reaktionskanal 20a abhängiger Anteil
des gelösten
Ozons mit den Verunreinigungen des Schwimmbadwassers, wodurch ein
Anteil an gelöstem
Ozon in dem Schwimmbadwasser verbraucht wird. In der Umlenkung 24a zwischen
dem ersten und dem zweiten Reaktionskanal 20a,
20b und
später über die Länge des
Reaktionskanals 20a verteilt, bilden sich innerhalb kurzer
Zeit nach Inbetriebnahme des Reaktionsgefäßes 1 Gasblasen aus
Restozon und Luft, so dass die wässrige
Phase die Gasblasen, insbesondere an der Umlenkung 24a nur
als dünnen
Fluidfilm entlang der Wandflächen
passieren kann. Aufgrund der daraus in diesem Bereich resultierenden
größeren Strömungsgeschwindigkeit
des fluiden Strömungsfilmes
ergeben sich lokale Turbolenzen, die den Gaslöseprozess begünstigen.
An der Phasengrenze löst
sich daher weiteres Ozon aus den Gasblasen in der Wasserphase, wodurch
der Ozongehalt in dem Schwimmbadwasser Idealerweise wieder die Sättigungskonzentration
erreicht. Ferner werden in dem Reaktionskanal 20a aufgrund
der lokalen Turbolenzen kleine Gasbläschen von der wässrigen
Phase mitgerissen, wodurch der Gaslöseprozess weiter begünstigt wird.
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Anschließend durchströmt das Schwimmbadwasser
den zweiten Reaktionskanal 20b von oben nach unten, wird
an der zweiten Umlenkung 24b erneut um 180° umgelenkt
und durchströmt schließlich den
dritten Reaktionskanal 20c von unten nach oben. Die Dimensionen
der Reaktionskanäle 20a, 20b und 20c sind
hierbei so bemessen, dass die Verweilzeit des Schwimmbadwassers
bei dem vorgegebenen Volumenstrom in dem Reaktionsgefäß 1 zwischen
drei und sieben Minuten, vorzugsweise etwa fünf Minuten beträgt. Dadurch
wird eine nahezu vollständige
Reaktion des Ozons mit den Verunreinigungen im Schwimmbadwasser
sichergestellt. Insgesamt bewirken die Reaktionskerzen 7 somit
eine kontrollierte Strömungsführung sowie
den innigen Kontakt von Schwimmbadwasser und Luft-Ozon-Gemisch unter
Ausbildung von aus Ballastluft und Ozon bestehenden Gasblasen. Nicht
zuletzt hierdurch wird ein optimaler Gaslöseprozess gewährleistet,
so dass sich in der wässrigen
Phase ständig
eine dem durch Reaktion mit den Verunreinigungen verbrauchten Anteil
entsprechende Menge an Ozon löst.
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Nach Verlassen der Reaktionskerzen 7 tritt das
Zwei-Phasen-Gemisch in den oberen Teil des Reaktionsraumes 3 und
den oberen Kesseldom 4 über,
in dem sich die beiden Phasen infolge der unterschiedlichen Dichten
voneinander trennen. Aufgrund des vergleichsweise großen Durchmessers des
Reaktionsgefäßes 1 sowie
der Aufteilung der Strömungswege
in mehrere Reaktionskerzen 7 stellt sich in dem Mantelvolumen
des Reaktionsgefäßes 1 im
Gegensatz zu den nach dem Stand der Technik bekannten Reaktionsgefäßen eine
im Wesentlichen laminare Strömung
ein. Aufgrund dieser laminaren Strömungsverhältnisse und des auch außerhalb
der Reaktionskerzen 7 anhaltenden Verbrauchs an Ozon durch
Reaktion mit den in der wässrigen
Phase enthaltenen Verunreinigungen stellt sich in dem Mantelvolumen
des Reaktionsgefäßes 1 außerhalb
der Reaktionskerzen 7 in Strömungsrichtung, also von der Bodenplatte 5 aus
gesehen nach oben, ein im Wesentlichen gleichmäßig abnehmender Gradient an
im Wasser gelöstem
Ozon ein. Dadurch wird gewährleistet,
dass die wässrige
Phase über
den Querschnitt des Reaktionsgefäßes 1 gleichmäßig mit Ozon
beladen ist, wodurch durch Entnahme von Probenwasser und anschließende Ozongehaltsbestimmung
des Probenwassers der Ozoneintrag in das aufzureinigende Wasser
vor dem Reaktionsgefäß derart
geregelt werden kann, dass eine Überschreitung
der zulässigen
Grenzwerte an Restozon in dem aufgereinigten Schwimmbadwasser zuverlässig verhindert
wird. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Reaktionsgefäßen, bei
denen infolge der turbulenten Strömungsverhältnisse die wässrige Phase über den
Querschnitt des Reaktionsgefäßes gesehen
nicht gleichmäßig mit
Ozon beladen ist, ist eine zuverlässige Regelung des Restozongehaltes
in der wässrigen
Phase hingegen nicht möglich.
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Das aufgereinigte Schwimmbadwasser
wird über
die Abfuhrleitungen 26, den Verbindungskanal 28 und
die zentrale Abfuhrleitung 29 dem Austritt 30 zugeführt und
anschließend
wieder dem Hauptstrom des Schwimmbadwassers zuge führt. Die
aus Ballastluft und nicht reagiertem Restozon bestehende Gasphase
wird über
den vorzugsweise automatischen Be- und Entlüfter 32 aus dem Reaktionsgefäß 1 geleitet.
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- 1
- Reaktionsbehälter
- 2
- unterer
Kesseldom
- 3
- Reaktionsraum
- 4
- oberer
Kesseldom
- 5
- Bodenplatte
- 6
- Gewindeöffnung
- 7
- Reaktionskerze
- 10
- Eintritt
- 11
- Winkelstück
- 12
- Steigrohr
- 13
- Stülprohr
- 14
- Gegenstülprohr
- 15
- Bodenabschnitt
- 16
- Gewindeabschnitt
- 17
- Dichtung
- 18
- Ringnut
- 19
- Eintrittsöffnung
- 20a – c
- Reaktionskanal
- 21
- Deckelplatte
- 22
- Bodenschlitzplatte
- 23
- Schlitz
- 24a,
b
- Umlenkung
- 25
- Stutzen
- 26
- Abfuhrleitung
- 27
- Eintrittsöffnung
- 28
- Verbindungskanal
- 29
- zentrale
Abfuhrleitung
- 30
- Austritt
- 31
- Behälterdeckel
- 32
- Be-
und Entgasungseinheit
- 33
- Stützsteg
- 34
- Nut