DE2159811C2

DE2159811C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Wasseraufbereitung

Info

Publication number: DE2159811C2
Application number: DE2159811A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Chem. Dr. 6200 Wiesbaden Haberer; Hans-Ulrich Dipl.-Ing. Klein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-12-02
Filing date: 1971-12-02
Publication date: 1985-11-21
Also published as: NL7214905A; JPS5524951B2; FR2161973B3; ATA903072A; SE403767C; BE792186A; GB1402928A; IT974675B; AT330682B; JPS4876369A; CH550743A; DE2159811A1; FR2161973A1; SE403767B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasseraufbereitung durch Refiltration.

In der Wasseraufbereitungstechnik sind zur Behändlung von Wasser, Abwasser und wäßrigen Lösungen verschiedene Verfahren bekannt, um kolloidal gelöste Inhaltsstoffe des Wassers mit Hilfe von Chemikalien zu koagulieren und in flockiger Form abzuscheiden. Es hat sich gezeigt, daß die abgeschiedenen Flocken noch sehr »aktiv« sind, d. h. noch adsorptiv wirken und — bei erneutem Kontakt mit aufzubereitendem Wasser — unter vorgegebenen Bedingungen den Aufbereitungseffekt erhöhen. Auf diese Weise läßt sich entweder der Flokkungsmitteleinsatz verringern oder die Reaktionszeit und damit das Bauvolumen gegenüber einfachen Reaktions- und Absetzbecken herabsetzen.

Beim sogenannten Flockenschwebeschicht-Kontaktverfahren werden die gebildeten Flocken durch aufströmendes Wasser in Schwebe gehalten, wobei die Trennung vom zu behandelnden Wasser der Schwerkraft unterliegt

Ferner werden Flockenkreislauf-Verfahren angewandt bei denen die flockige Suspension durch Umwälzung mehrmals mit dem aufzubereitenden Wasser in Kontakt gebracht wird, um den Reaktionsablauf zu beschleunigen. In der Bundesrepublik Deutschland sind solche Apparate unter den Handelsbezeichnungen Accelator, Flockulätor, Koagulator u. a. bekannt.

Schließlich praktiziert man als sogenannte Flokkungsfiltration die direkte Flockung in Verbindung mit der konventioneilen offenen oder geschlossenen Filtration über Ein- oder Mehrschicht-Filter für die Behandlung von Wässern, die aufgrund ihrer Inhaltsstoffe mit wenigen Flockungsmitteln auskommen und relativ schnell reagieren, oder wenn eine geringere Reinwasserqualität verlangt wird.

Im übrigen sind die verschiedensten Filtrationsverfahren bekannt, bei denen Fntermaterialien in Kolonnen angeordnet sind, wie dies unter anderem dem in Betracht gezogenen Stand der Technik zu entnehmen ist Dabei ist es in anderem Zusammenhang bekannt, bei Filtereinrichtungen Ozon zur Badewasseraufbereitung anzuwenden.

Bei den bisherigen Kontaktverfahren mit einer Flokkung und Filtration besteht jedoch der Nachteil, daß die Anlagen immer noch sehr große apparative und bauliehe Investitionen notwendig machen und eine sorgfältige Überwachung erfordern. Das hängt damit zusammen, daß große Kontakt- und Reaktionsräume benötigt

werden und die Bemessung der KJarfläche für die Trennung des Wassers von den Flocken weitgehend den Gesetzen der Hydrostatik folgt Das labile Verhalten der Flockenschicht in der Suspensions- und Schwebestoffzone macht die gründliche Überwachung erforderlich.

Das behandelte Wasser muß je nach den Ansprüchen anschließend noch filtriert werden.

Der Wirksamkeit der direkten Flockungsfiltration sind andererseits dadurch Grenzen gesetzt, daß die Kon^aktzeit nicht ausreicht und auch durch mehrfachen Kontakt nicht verlängert und damit aufgewogen werden kann. Für die Behandlung schwieriger Wässer oder Abwässer ist dieses Verfahren daher nicht geeignet.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Wasseraufbereitung verfügbar zu machen, bei dem eine lange Vorlaufzeit zur Erzeugung eines wirksamen Schlammvolumens vermieden ist und neben der Ausbildung einer stabilen Flockenschicht der erforderliche apparative Aufwand verringert ist.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man bei einer Wasseraufbereitung durch Refiltration in einem Filterbett die Flockungsprodukte ansammelt und das erhaltene Filtrat den Betriebserfordernissen entsprechend in eine Wirbelschicht unter das Filterbett in das Rohwasser zurückführt.

In vorteilhafter Weise wird dies dadurch erreicht, daß man nach dem Spülvorgang das gesamte Filtrat in die Zuflußleitung zurückführt, bis ein bestimmter Akkumulationsgrad von Reaktionsprodukten oder eine vorgegebene Reinwasserqualität erreicht ist.

Dabei kann zweckmäßig vorgesehen sein, daß man den Umwälzstrom vor dem Filterbett durch eine Wirbelschicht aus inertem, physikalisch oder chemisch wirksamem Material hindurchleitet

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß man in der Betriebsphase das Wasser durch das Filterbett von unten nach oben und in der Spülphase von oben nach unten hindurchleitet.

Die Erfindung macht auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens verfügbar. Diese Vorrichtung zeichnet sich aus durch eine Kolonne, in der zwischen Zufluß und Abfluß ein Filterbett aus grobem Material und unter diesem ein Wirbelbett (3) angeordnet sind und daß auf der Abflußseite dieses Filterbettes einmal eine Umwälzleitung, die über ein Ventil in die Rohwasserleitung mündet, und zum anderen Mal eine zweite, mit einem Ventil versehene Abflußleitune zur

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Entnahme von Reiriwasser vorgesehen ist chend den oben beschriebenen Vorrichtungen wird

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausfüh- Rohwasser von der Rohwasserleitung 5 über die Pumpe rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen 6 und die Förderleitung 7 in die Kolonne 1 a geleitet und näher erläutert werden, in denen gleiche Bezugszeichen passiert dort die Wirbelschicht 3. Über die Verbindungsin den verschiedenen Figuren sich auf gleiche Teile be- 5 leitung 12 gelangt das Wasser in die Kolonne \b uud ziehen. In den Zeichnungen zeigt strömt dort durch das Filterbett 2 und wird anschlie-

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung mit ßend, wie bereits erläutert, auf eine Umwälzleitung 8 Filterbett, die in der Betriebsphase von unten nach oben und eine Abflußleitung 9 aufgeteilt. Die Abflußleitung 9 durchflossen wird; führt in die Kolonne 1 c, in der das Wasser den Feinfiltra-

Fig.2 eine Vorrichtung entsprechend Fig. 1 tut ei- io tionskörper 11 durchströmt Diese Anordnung ermögnem nachyeschalteten Feinfiltrationskörper; licht es, nicht nur auf räumliche Besonderheiten bzw.

F i g. 3 eine abgewandelte Ausführungsform, bei der Platzgegebenheiten bei der Montage Rücksicht zu nehdie Wirbelschicht, das Filterbett und der Feinfütrations- men, sondern es kann auch beliebig ein Durchströmen körper räumlich getrennt in Reihe angeordnet sind; von unten nach oben oder von oben nach unten durch

F i g. 4 eine oben offene Vorrichtung in Abwandlung 15 die einzelnen Kolonnen la, Ib und Ic eingerichtet werder Vorrichtung gemäß F i g. 1. den, um entsprechenden Erfordernissen bei der Durch-

F ig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Wasseraufberei- strömung durch die Wirbelschicht 3, das Filterbett 2 und tung mit einer Kolonne 1, in der ein Filterbett 2 vorgese- den Feinfiltrationskörper 11 Rechnung zu tragen. Auch hen ist, das aus grobem Material besteht und ein raum- hier kann eine Bypass-Leitung entsprechend der Bygitterartiges Stützgerüst für die Ansammlung der im 20 pass-Leitung 10 nach F i g. 1 vorgesehen sein, aufzubereitenden Wasser enthaltenen Reaktionspro- Fig.4 zeigt eine Vorrichtung, die im Prinzip wie die

dukte bildet Vorzugsweise kann das Filterbett 2 auch Vorrichtung nach Fig. 1 arbeitet, aber oben offen ist. von einer grobporigen, aus Granulaten bestehenden Das Rohwasser wird wieder von der Rohwasserleitung Schicht gebildet sein. 5 _mit Hilfe der Pumpe 6 durch die Förderleitung 7 am

Unterhalb des Filterbettes 2 ist eine Wirbelschicht 3 25 Boden des Behälters 13 eingeführt Der Boden des Beangeordnet die aus einem inerten oder physikalisch/ hälters 13 ist als Absetztrichter 14 ausgebildet und mit chemisch wirksamen Material besteht. Die Wirbel- einem Schhmmabzug 15 versehen. Von dort strömt das schicht 3 ruht in der Kolonne 1 auf einem durchlässigen Wasser in bereits erläuterter Weise durch den Boden 4 Boden 4. und die Wirbelschicht 3, um dann das Filterbett 2 zu

Das Rohwasser wird von einer Rohwasserleitung 5 30 passieren. Vom oberen Teil des Behälters wird wieder mit Hilfe einer Pumpe 6 über eine Förderleitung T am eine Teilwassermenge über die Umwälzleitung 8 zuBoden der Kolonne 1 in diese eingeführt Hierbei wer- rückgeführt während über die Abflußleitung 9 Reinden dem Rohwasser durch geeignete, nicht dargestellte wasser entnommen wird.

Vorrichtungen wie bei den bekannten Verfahren dem Zur Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfah-

aufzubereitenden Wasser typische Flockungsmittel 35 rens bzw. der beschriebenen Vorrichtung zur Durchfüh- und/oder andere Aufbereitungschemikalien, z. B. Ozon, rung können verschiedenartige zusätzliche Maßnahmen zugegeben. Die entstehenden Reaktionsprodukte wer- vorgesehen werden. Eine vorteilhafte Ergänzung beden im Filterbett 2 angesammelt und an der Abflußseite steht beispielsweise darin, daß eine Druckluftleitung 16 der Kolonne 1 wird über die Umwälzleitung 8 eine Teil- (F i g. 1) vorgesehen ist, durch die mit Hilfe eines Aggrewassermenge zur Zuflußseite zurückgeführt und der zu- 40 gats 17 Druckluft bodenseitig in die Kolonne 1 eingefließenden, aufzubereitenden Rohwassermenge zugege- führt werden kann, um den Spülvorgang zu unterstütben. Über die Abflußleitung 9 wird Reinwasser entnom- zen.

men. Vorzugsweise ist die Vorrichtung so eingestellt, Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrich-

daß die über die Umwälzleitung 8 zurückgeführte Teil- tung zur Durchführung ermöglicht es auch, durch im wassermenge größer ist als die Wassermenge, die über 45 einzelnen nicht dargestellte Steueraggregate mit zugedie Rohwasserleitung zugeführt bzw. als gereinigtes ordneten Ventilen in den Leitungen während des BeWasser über die Abflußleitung 8 entnommen wird. Da triebs Anpassungen vorzunehmen. So kann durch die die Aufströmgeschwindigkeit nicht beliebig gewählt Abflußleitung 9 zur Rückführung einer Teilwassermenwerden kann, ist eine Bypassleitung 10 vorgesehen, so ge durch die Umwälzleitung 8 gesteuert werden, um den daß ein Teil der in der Förderleitung 7 fließenden Was- 50 Reinheitsgrad des abgezogenen Reinwassers zu beeinsermenge unter Umgehung der Wirbelschicht 3 direkt flüssen. Bei der nach F i g. 3 beschriebenen Vorrichtung zum Filterbett 2 geleitet wird. wurde z. B. festgestellt daß die Mittelwerte für die orga-

Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung entspricht im nische Belastung, die Trübung und den Resteisengehalt wesentlichen der nach Fig. 1, wobei jedoch über dem im Reinwasser schlagartig fallen, sobald von der übli-Füterbett 2 ein Feinfiltrationskörper 11 angeordnet ist 55 chen Fahrweise - Betrieb ohne Umwälzung - auf An 4er Verbindungsstelle von Filterbett 2 und Feinfil- Umwälzung übergegangen und das Umwälzverhältnis trationskörper 11 geht die Umwälzleitung 8 ab, so daß zwischen 1 :1 und 2 :1 (Umwälzwassermenge zu aufzunur das durch die Abflußleitung 9 entnommene Rein- bereitender Wassermenge) verändert wird. Die flächenwas^er den Feinfiltrationskörper 111 durchströmt Auch bezogene Strömungsgeschwindigkeit im Filterbett 2 hier kann eine nicht dargestellte Bypass-Leitung vorge- 60 konnte hierbei je nach Umwälzi-ngsverhältnis zunächst sehin sein, wie sie in F i g. 1 mit 10 bezeichnet ist bis auf 30 m/h gesteigert werden.

IP Fig. 3 ist eine Vorrichtung entsprechend der nach Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nicht

F i ^ 3 dargestellt, wobei jedoch die Wirbelschicht 3, das nur die Qualität des Reinwassers verbessert werden, Filterbett 2 und der Feinfiltrationskörper 11 in drei sonHern es ist vor allem auch möglich; den apparativen räumlich getrennten Kolonnen la, Ib und Ic angeordnet 65 und baulichen Aufwand von Anlagen zur Aufbereitung sind. Die Kolonne la mit der Wirbelschicht 3 und die von Wasser durch Flockung und Filtration ganz erheb-Kolonne Ic mit dem Feinfiltrationskörper 11 sind durch Hch zu vermindern, entsprechende Leitungen in Reihe ,geschaltet Entspre-

Bezugszeichenliste	Kolonne	Filterbett	Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
1	la, 16, I c Kolonnen	Wirbelschicht
2	durchlässiger Boden
3	Rohwasserleitung
4	Pumpe
5	Förderleitung
6	Umwälzleitung
7	Abflußleitung
8	Bypass-Leitung
9	Feinfiltrationskörper
10	Verbindunesleitune
11	Behälter
12	Absetztrichter
13	Schlammabzug
14	Druckluftleitung
15	Aggregat
16
17

10

!5

20

25

35

45

50

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wasseraufbereitung durch Refiltration, dadurchgekennzeichnet, daß man in einem Filterbett die Flockungsprodukte ansammelt und das erhaltene Filtrat den Betriebserfordernissen entsprechend in sine Wirbelschicht unter das Filterbett in das Rohwasser zurückführt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Spülvorgang das gesamte Filtrat in die Zuflußleitung zurückführt, bis ein bestimmter Akkumulationsgrad von Reaktionsprodukten oder eine vorgegebene Reinwasserqualität erreich* ist

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Umwäl2stron: vor dem Filterbett durch eine Wirbelschicht aus inertem, physikalisch oder chemisch wirksamen Material hindurchleitet

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Betriebsphase das Wasser durch das Filterbett von unten nach oben und in der Spülphase von oben nach unten hindurchleitet

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Kolonne (1) in der zwischen Zufluß und Abfluß ein Filterbett (2) aus grobem Material und unter diesem ein Wirbelbett (3) angeordnet sind und daß auf der Abflußseite dieses Filterbettes (2) einmal eine Umwälzleitung (8), die über ein Ventil in die Rohwasserleitung (5) mündet, und zum anderen Mal eine zweite, mit einem Ventil versehene Abflußleitung (9) zur Entnahme voi? Reinwasser vorgesehen ist