Informatie ozonreactor

Informatie over de werking van een ozonreactor voor het inmengen van ozon in water.


De term ozonreactor is een verzamelnaam voor alle producten die worden toegepast om ozon in te mengen in water. Een ozonreactor is het belangrijkste onderdeel van een ozoninstallatie, zonder een goede ozonreactor zal de werking van een ozoninstallatie nooit optimaal zijn.

De werking van een ozonreactor

Alle ozonreactoren werken ruwweg op dezelfde manier. Er wordt een gasstroom die ozon bevat in de ozonreactor gebracht. Deze gasstroom wordt intensief gemengd met het water om het ozon de kans te geven om te reageren met vervuiling. Een goede ozonreactor zal het ozon daarom intensief mengen met het water om zo een lange contacttijd te behalen. Er zijn een aantal zaken die de effectiviteit van een ozonreactor verhogen:

  •   Kleine ozonbellen (+/- 2mm, te klein is ook niet goed!)
  •   Inmengen onder hoge druk
  •   Inmengen bij een lage watertemperatuur
  •   Optimale verhouding tussen water en ozon

Hoe groot moeten de ozonbellen zijn?

Hierbij wil ik gelijk een mythe ontkrachten. Overal lees en hoor je dat ozonbellen zo klein mogelijk moeten zijn voor een optimale werking, je hoort getallen van 0,1mm tot 3mm. Ozongas (eigenlijk elk gas) wat in water wordt ingebracht is wisselt lastig uit van de gasbel naar het water. De snelheid waarmee de gasbel door het water beweegt speelt hier een grote rol. Bellen van 0,1mm bewegen nauwelijks in een waterkolom en wisselen daarom ook nauwelijks gas uit.

In gewone reactoren (afschuimers, hogedruk reactoren) is de optimale bellen grote rond de 2~2,5mm. Dit is ook afhankelijk van de flow door de reactor. Als de bellen kleiner zijn zullen deze niet omhoog stijgen in de waterkolom waardoor de het ozongas mee gevoerd zal worden in de uitvoer van de reactor. Bij grotere bellen is het contactoppervlak te klein.

Kijken we naar venturis en statische mixers dan mogen de bellen voor een optimale werking kleiner zijn, de bellen gaan namelijk toch wel mee in de waterstroom. Toch heeft het ook hier geen enkele nut om bellen van 0,1mm te produceren. Bij te kleine ozonbellen vindt er geen goede uitwisseling plaats van ozon. Het gaat wat te ver om dit hier volledig te beschrijven maar in het kort komt het op het volgende neer; De ozonbellen bestaan nooit uit puur ozon, meestal is het ozon gehalte tussen de 0,1% en 10%, de rest bestaat uit lucht of zuurstof. Als de bellen extreem klein zijn dan zal alleen het ozon aan de rand van de bel uitwisselen met water. Het ozon in het midden van de bel is niet instaat om naar de rand van de bel te bewegen. Er wordt dus maar een klein deel van de ozon opgelost in het water.

Zoals hierboven beschreven is het inbrengen van ozon belangrijk. Ook het verwijderen van de ozon uit het water is zeer belangrijk. Nu zijn er echter 2 verschillende “soorten ozon” in water; opgelost ozon en vrij ozon.

Vrij ozon

Vrij ozon is ozon wat nog in de gasbellen zit die in het water aanwezig zijn, dit zijn de bellen die in het water te zien zijn. Vrij ozon moet altijd verwijdert worden na een ozonreactor. Wordt dit niet gedaan dan zullen deze bellen vrij komen zodra ze de kans krijgen om uit het water te ontsnappen. Bijvoorbeeld in een zwembad of bassin van een dierentuin. Dit zal zich uiten in een de geur van ozon vlakbij de uitstroom van het met ozon behandelde water. Dit noemen we ook wel restozon.

Opgelost ozon

In sommige situaties (voornamelijk desinfectie) is het gewenst om opgelost ozon in het water te hebben. De desinfectie van oppervlakken en producten berust immers op het feit dat opgelost ozon zal reageren met verontreinigingen zodra het hiermee in contact komt. Daarom willen we in deze situatie zoveel mogelijk opgelost ozon in het water hebben.
Bij vijvers willen we juist geen opgelost ozon in het water hebben omdat het opgeloste ozon dan met van alles zal reageren in de het water zelf. Het kan bijvoorbeeld zijn dat vissen last van irritatie krijgen door opgelost ozon in het water. Bij zwembaden is een zeer kleine hoeveelheid opgelost ozon in het water gewenst, denk hierbij aan maximaal 0,05 mg/l.

We gaan nog even terug naar desinfectie met ozon, we willen nu juist veel opgelost ozon in het water. Dit is alleen mogelijk bij het inmengen van ozon gegenereerd uit zuurstof onder druk. Ook zal de ozonconcentratie in de gasfase hoog moeten zijn, anders is het niet mogelijk om een hoge ozonconcentratie in het water te krijgen.
Het inmengen van ozon onder druk is niet geheel zonder risico. Het met ozon behandelde water zal ergens worden gebruikt als spoelwater of iets dergelijks. Op dat moment zal de druk van het water atmosferisch zijn. Afhankelijk van de ozonconcentratie in het water zal het ozon ontgassen uit het water. In ruimtes waar mensen of dieren rondlopen moet men hier zeker rekening mee houden. De ozonconcentratie in de betreffende ruimte kan namelijk gevaarlijk hoog oplopen.
In situaties waar ozon onder druk wordt ingemengd en vervolgens weer naar atmosferische druk wordt teruggebracht moet daarom altijd een ozon meter aanwezig zijn. Deze meter meet de ozonconcentratie in de ruimte en geeft alarm bij overschrijding van een grenswaarde.

Eiwitafschuimer
Vooral bij dierentuinen en vijvers wordt dit type ozonreactor vaak gebruikt. Afschuimers zijn afkomstig uit de “zoutwater wereld”. Dit is ook waar ze het meest effectief zijn, in zoetwater heeft het naar mijn idee weinig nut om een afschuimer te gebruiken, toch zie je ze regelmatig op vijvers.
Als ozonreactor voldoen ze redelijk in zoetwater maar verwacht niet dezelfde resultaten als die in zoutwater worden behaald. Bij dierentuinen hebben ze hun nut inmiddels al lang bewezen maar vergis je niet, dit zijn vaak wel heel andere afschuimers zoals die op vijvers worden toegepast. Er zijn namelijk 2 verschillende soorten, de gravity afschuimer en de power afschuimer.

Gravity afschuimer
Dit is de welbekende variant die op vijvers wordt toegepast. Het water wordt boven in de afschuimer gepompt. Onder in de afschuimer zitten bruisstenen waar de ozon in het water wordt gebracht. De bellen stijgen door de waterkolom op totdat ze via het schuimcompartiment de afschuimer verlaten.
afschuimer ozonreactor
Voordelen:

  •   Lage tegendruk voor de waterpomp (eventueel zelfs via een air-lift te voeden)
  •   Schuimt ook gelijk eiwit af
  •   Kan gelijk worden ingezet als beluchting van het vijverwater
  •   Gast restozon af

Nadelen:

  •   Groot
  •   Kostbaar
  •   Relatief laag rendement
  •   Veel lucht nodig voor een goed afschuimende werking
  •   Moeten deels boven het waterniveau worden opgesteld

Power afschuimer
Bij dierentuinen is dit de meest gebruikte variant. Het water wordt met behulp van krachtige pompen door venturies geperst. In deze venturies wordt het ozon toegevoegd aan het water. Het water vanuit de venturies komt vervolgens in de afschuimer waarna de bellen opstijgen naar het schuimcompartiment. Door het gebruik van venturies is dit type afschuimer veel effectiever dan de gravity afschuimer, het stroomverbruik is ook een stuk hoger.

Voordelen:

  •   Efficiënt
  •   Gast restozon af

Nadelen:

  •   Groot
  •   Kostbaar
  •   Hoog stroomverbruik
  •   Moeten deels boven het waterniveau worden opgesteld

Hogedruk ozon reactor
De hogedruk reactor is een ozonreactor waarbij de ozon via een bruissteen in het water wordt gebracht. De ozonbellen zullen door de waterkolom omhoog stijgen waar ze opnieuw worden ingemengd. Hierdoor heeft een hogedruk reactor een hoog rendement en toch een lage tegendruk (1,5~2m).
Dit is de enige ozonreactor die restozon kan afgassen en toch onder het waterniveau kan worden geplaatst. Wel de voordelen van een power afschuimer en een venturi, maar niet de nadelen. Dit type ozonreactor wordt veelal toegepast op vijvers, zwembaden en bij dierentuinen. In mindere mate worden ze toegepast in de industrie.hogedruk hd ozonreactor Hoewel de hier toegepast ozonreactoren wel min of meer volgens hetzelfde principe werken.

Voordelen:

  •   Hoog rendement
  •   Kan onder het waterniveau worden geplaatst
  •   Weinig lucht nodig voor een goede werking
  •   Gast restozon af
  •   In sommige situaties schuimt deze reactor ook af

Nadelen:

  •   Relatief groot

Statische mixer
Sinds een aantal jaar worden statische mixers gebruikt voor het inmengen van ozon. Deze methode wordt in de industrie al langer toegepast voor het inmengen van gassen en vloeistoffen. Voor het inmengen van ozon worden ze echter nauwelijks toegepast. Er worden vele producten verkocht als statische mixer, maar er zit erg veel verschil in kwaliteit tussen de diverse mixers. De mixer getoond op de foto is één van de weinige statische mixers die wel werkt en de enige mixer die wij in uitzonderlijke gevallen gebruiken.
Een goede statische mixer verkleint de ingebrachte luchtbellen. Helaas zijn er veel mixers op de markt die de bellen alleen laten ronddraaien in plaats van ze te verkleinen. Deze mixers hebben een zeer laag rendement. Informeer daarom goed voordat u een mixer aanschaft. Daarnaast zult u bij het gebruik van een statische mixer maatregelen moeten treffen om de restozon te laten ontgassen. Aangezien er betere alternatieven zijn raden wij het gebruik van statische mixers sterk af voor het inmengen van ozon.

Voordelen:

  •   Redelijk compactstatische mixer ozon
  •   Weinig lucht nodig voor een goede werking

Nadelen:

  •   Zeer hoge tegendruk als men een goed rendement wil behalen
  •   Er moet een extra voorzienig getroffen worden om restozon af te gassen.
  •   Bij hoge ozonconcentraties werkt een statische mixer als ontgasser i.p.v. een inmenger!
  •   Een goede mixer is kostbaar

Venturi
In industriële systemen is de venturi nog steeds één van de meest gebruikte producten om ozon in water te mengen. Het gebruik van een venturi geeft het hoogste rendement, vandaar dat ze in de industrie nog vaak worden gebruikt. Voor een goede werking van een venturi is er echter wel een zeer grote drukval over de venturi nodig. Om dit te bereiken zullen er sterke pompen gebruikt moeten worden, dit is dan ook gelijk het grootste nadeel.

Voordelen:

  •   Zeer hoog rendement
  •   Zeer compactventuri ozon
  •   Weinig lucht nodig voor een goede werking
  •   Goedkoop

Nadelen:

  •   Zeer hoge tegendruk als men een goed rendement wil behalen
  •   Er moet een extra voorzienig getroffen worden om restozon af te gassen.

Welke ozonreactor is toepasbaar in mijn situatie.
Welke ozonreactor het meest geschikt is voor uw toepassing is afhankelijk van de situatie.

Vijver
Voor vijvers zijn er een aantal ozonreactoren die toegepast kunnen worden. De gravity afschuimer, hogedruk ozonreactor en de statische mixer zijn de meest voorkomende. Een hogedruk ozonreactor of gravity afschuimer heeft de voorkeur om in te zetten. Beide opties zijn simpel in gebruik, hebben lage operationele kosten en hebben een voldoende rendement voor deze toepassing.

Particulier zwembad
Voor particuliere zwembaden wordt er meestal gebruik gemaakt van venturis. Dit is prima toepasbaar maar dan moet het systeem wel op de juiste manier worden gebouwd. Er mag nooit opgelost ozon in het zwembad zelf komen, dit is een reëel risico bij het gebruik van een venturi.
Als er gebruik wordt gemaakt van een venturi zorg dan altijd voor een ontgassingvat na de venturi. In sommige gevallen wordt de ozon via een venturi in een zandfilter geïnjecteerd. Dit is ook een goede optie maar zorg er wel voor dat u een ozonbestendig zandfilter gebruikt! Polyester delamineert bij ozonconcentraties hoger als 2% (gewichts procenten).

Publieke zwembaden en pretparken
Voor publieke zwembaden kan men dezelfde methode toepassen zoals beschreven onder het kopje ” particulier zwembad”. Bij grotere zwembaden en waterattracties in pretparken is het meestal goedkoper om een hogedruk reactor te plaatsen omdat hier de ontgas mogelijkheid al inzit.

Dierentuinen
Bij dierentuinen hangt de keuze voor een ozonreactor af van het bassinwater. Voor zoetwater gebruikt men bij voorkeur een hogedruk ozonreactor, eventueel in combinatie met een venturi of statische mixer. Is er een zware organische belasting in het water dan kan het interessant zijn om een power afschuimer te plaatsen. Ook in zoetwater is deze in staat om kleine organische vervuiling te verwijderen.
Bij zoutwater worden eigenlijk altijd power afschuimers gebruikt, hier komen ze immers het beste tot hun recht. Nadeel is natuurlijk wel het stroomverbruik maar voor zoutwater is dit wel de beste keuze.

Industrie
In de industrie worden veelal venturies gebruikt, zeker als er hoge ozonconcentraties nodig zijn. Voor minder veeleisende toepassingen kan de hogedruk ozonreactor een interessant alternatief zijn.

© Tol Watertechniek