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Verfahren zur Erhöhung der Wirksamkeit eines Filterbettes aus Aktivkohle
In Wasseraufbereitungsanlagen wird häufig das zu reinigende Wasser über ein Aktivkohlebett geleitet, um im Wasser enthaltene störende Geruchs- und Geschmacksstoffe und auch im Wasser enthaltenes Eisen zu entfernen, wobei noch bevor die Adsorptionsfähigkeit der Aktivkohle für die erwähnten Stoffe zur Gänze verschwunden ist, die Aktivkohle aufbereitet wird. Das Aufbereiten der
Aktivkohle geschieht hiebei durch Hindurchleiten von Chemikalien durch das Aktivkohlebett in
Richtung von oben nach unten, wobei die Chemikalien in Form ziemlich konzentrierter Lösungen angewendet werden, um die an der Aktivkohle adsorbierten Stoffe möglichst weitgehend zu zerstören und in eine aus der Aktivkohle auswaschbare Form überzuführen.
Für das Auswaschen der Aktivkohle werden hiebei meistens Chlor, in der Regel Natriumhypochlorit, enthaltende Lösungen verwendet.
Wenn nun in der angegebenen Weise gearbeitet wird, zeigt sich, dass bei Aufbereitung von stark eisenhältigem Wasser das Eisen nicht restlos aus dem Wasser entfernt werden kann.
Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass die Aktivkohle wohl eine beträchtliche Adsorptionsfähigkeit für Ferriionen, praktisch jedoch keine Adsorptionsfähigkeit für Ferroionen besitzt und daher die
Ferroionen das Aktivkohlebett passieren, was zur Folge hat, dass bei Verwendung des aufbereiteten Wassers die Ferroionen durch den Luftsauerstoff zu Ferriionen oxydiert werden und dann
Ferrihydroxyd aus dem Wasser ausfällt, das insbesondere in Haushalten, vor allem beim Waschen von Textilien, stark stört und zum Entstehen von Rostflecken auf den Textilien Anlass gibt.
Theoretisch wäre nun zu erwarten, dass beim Waschen des Filterbettes mit konzentrierten Lösungen von Natriumhypochlorit in Richtung von oben nach unten die Aktivkohle so stark mit Chlor beladen wird, dass sie über ausreichend lange Zeit in der Lage ist, im zu reinigenden Wasser enthaltene Ferroionen zu Ferriionen zu oxydieren, jedoch ist dies in der Praxis nicht der Fall, weil offensichtlich beim Waschen des Aktivkohlebettes in Richtung von oben nach unten die Aktivkohle der Waschflüssigkeit eine zu geringe Oberfläche darbietet und damit das Adsorbieren des Chlors an der Aktivkohle behindert wird.
Eine weitere Steigerung der Konzentration des Chlors in der Waschflüssigkeit ergibt hiebei nicht die gewünschte Wirkung und erhöht nur den an sich bei der Verwendung ziemlich konzentrierter Lösungen auftretenden hohen Chemikalienverbrauch, der darauf zurückzuführen ist, dass Chlor in grossen Mengen enthaltende Waschflüssigkeiten in Aktivkohle rasch oxydieren und der hohe Verbrauch an Chlor auch einen hohen Verbrauch an Aktivkohle bedingt.
Die Erfindung bezweckt nun die erwähnten Nachteile bekannter Verfahren zur Abwasseraufbereitung mittels Aktivkohle zu vermeiden und die Aktivkohle so aufzubereiten, dass sie unter geringem Verbrauch an Aktivkohle und Chemikalien in die Lage versetzt wird, sowohl im aufzubereitenden Wasser enthaltene störende Geruchs- und Geschmacksstoffe als auch Verbindungen des zweiwertigen und des dreiwertigen Eisens über lange Zeiträume praktisch restlos zu adsorbieren.
Dies gelingt bei einem Verfahren zur Erhöhung der Wirksamkeit eines Filterbettes aus Aktivkohle, insbesondere aus Kokosnüssen hergestellter Aktivkohle, zur Enteisenung von Wasser, welches gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass das, gegebenenfalls durch Waschen mit Wasser im aufsteigenden Strom von Verunreinigungen befreite Filterbett mit einer wässerigen, wirksames Chlor,
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vorzugsweise in Form von Natriumhypochlorit, enthaltenden Lösung im aufsteigenden Strom mit solcher Geschwindigkeit durchgespült wird, dass sich das Volumen des Filterbettes um zumindest 30%, vorzugsweise 30 bis 100%, vergrössert, wobei pro m3 Aktivkohle 1410 bis 11300 g, vorzugsweise
5600 g, wirksames Chlor verwendet wird.
Dadurch, dass nun das zu aktivierende Aktivkohlebett in Richtung von unten nach oben mit der wässerigen, wirksames Chlor enthaltenden Lösung durchgespült wird, wird erreicht, dass sämtliche Aktivkohleteilchen des Aktivkohlebettes in der Waschflüssigkeit in Schwebe gehalten werden und mit der Waschflüssigkeit allseits in Berührung kommen können, so dass einerseits auf den Aktivkohleteilchen niedergeschlagene Feststoffe weggespült werden und damit die Oberfläche der Aktivkohleteilchen völlig freigelegt wird, so dass das in der Waschflüssigkeit enthaltene wirksame Chlor die in den Poren der Aktivkohleteilchen adsorbierten organischen Stoffe praktisch restlos oxydieren kann und in weiterer Folge in den nunmehr freigelegten Poren der Aktivkohleteilchen Chlor auch dann in grossen Mengen adsorbiert wird, wenn,
wie es für das erfindungsgemässe Verfahren besonders vorteilhaft ist, eine Chlor in nur relativ geringen Mengen enthaltende Waschflüssigkeit verwendet wird. Dadurch, dass die Waschflüssigkeit mit solcher Geschwindigkeit durch das Aktivkohlebett geleitet wird, dass sich das Volumen dieses Aktivkohlebettes um zumindest 30% vergrössert, wird sichergestellt, dass die Teilchen des Aktivkohlebettes ausreichend durchgewirbelt werden und der bei Betrieb des Aktivkohlebettes unvermeidlicherweise entstehende Abrieb, welcher eine wesentlich geringere Korngrösse besitzt als die Aktivkohleteilchen selbst, aus dem Filterbett ausgewaschen wird.
Hiebei ist es zweckmässig, die Strömungsgeschwindigkeit der Waschflüssigkeit so zu bemessen, dass das Volumen des Filterbettes um 30 bis 100% vergrössert wird, da dann aus dem Aktivkohlebett wohl die unerwünschten feinen Schwebstoffe, nicht jedoch die Aktivkohleteilchen
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vorzugsweise 5600 g, wirksames Chlor eingesetzt werden, ist gewährleistet, dass sich die Aktivkohle mit den maximal erzielbaren Mengen an Chlor belädt, auch wenn die Aktivkohle aus dem aufzubereitenden
Wasser grosse Mengen an organischen Stoffen adsorbieren musste.
Um den Verbrauch an wirksamem
Chlor möglichst gering zu halten, ist bei Aufbereitung von nennenswerte Mengen an organischen
Stoffen enthaltendem Wasser zweckmässig, das Aktivkohlebett vor dem Behandeln mit der wirksames
Chlor enthaltenden Waschflüssigkeit durch Waschen mit Wasser im aufsteigenden Strom von solchen
Verunreinigungen zu befreien.
Bei Verwendung einer wässerigen Natriumhypochloritlösung als Waschflüssigkeit, wird diese gemäss der Erfindung zweckmässig in einer Konzentration von 0, 05 Gew.-% verwendet und in einer Menge von etwa 50 ml/cm2 Querschnittsfläche des Filterbettes pro min durch das Filterbett geleitet. Bei einer so geringen Konzentration der Waschflüssigkeit an wirksamem Chlor kann ein oxydativer Abbau der Aktivkohle praktisch vollständig vermieden werden und dennoch die an der Aktivkohle adsorbierten organischen Stoffe oxydiert und die Aktivkohle mit einer ausreichenden Menge an Chlor beladen werden.
Gleichgültig wie im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens im einzelnen gearbeitet wird, ist die Menge des an der Aktivkohle adsorbierten Chlors gross genug, um über verhältnismässig lange Zeiträume im aufzubereitenden Wasser enthaltene Ferroionen in im Aktivkohlebett zurückhaltbare Ferriionen zu überführen, so dass das aus dem Filterbett austretende Wasser Eisen höchstens in nicht mehr in Erscheinung tretenden Mengen enthält.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an einem zur Wasseraufbereitung verwendeten Aktivkohlebett spätestens dann durchgeführt, wenn der Eisengehalt im das Aktivkohlebett verlassenden Wasser 0, 2 bis 0, 4 mg/l beträgt, da bei einem solchen Gehalt des gereinigten Wassers an Eisen beim Waschen von Textilien eben noch keine Rostflecken entstehen. Der Zeitpunkt, zu dem ein für die Wasseraufbereitung verwendetes Aktivkohlebett zu regenerieren ist, braucht jedoch in der Regel nicht analytisch bestimmt zu werden, da bei der Aufbereitung von eisenhaltigem Wasser meist das Aktivkohlebett durch ausgefälltes Ferrihydroxyd schon verstopft ist, bevor noch der Eisengehalt im das Aktivkohlebett verlassenden Wasser auf 0, 4 mg/l ansteigt.
Wurde auf die eine oder die andere Weise festgestellt, dass der Zeitpunkt für das Regenerieren des Aktivkohlebettes gekommen ist, wird das Aktivkohlebett zunächst durch Hindurchleiten von Wasser in Richtung von unten nach oben durchgespült und dann in erfindungsgemässer Weise mit einer Lösung an wirksamem Chlor durchgespült.
In der Regel wird hiebei die wirksames Chlor, beispielsweise Natriumhypochlorit, in einer Menge von etwa 0, 05 Gew.-%, enthaltende wässerige Lösung in einer Menge von 12 bis 65 ml/cm2 Querschnittsfläche des Filterbettes und pro min eingesetzt, wobei die Durchflussgeschwindigkeit der Spülflüssigkeit um so kleiner gewählt wird, je kleiner die scheinbare Dichte des Aktivkohlebettes ist.
Hiebei ist es meist ausreichend, das Aktivkohlebett während etwa 10 min in der angegebenen Weise mit
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der wirksames Chlor enthaltenden Lösung durchzuspülen, um insgesamt die pro m3 Aktivkohle erforderliche Menge an Chlor mit der Aktivkohle in Berührung zu bringen. In einzelnen Fällen, insbesondere bei Aufbereitung von nur sehr wenig Eisen enthaltendem Wasser, konnte bereits mit nur 140 bis 560 g wirksames Chlor pro m3 Aktivkohle das Aktivkohlebett so weitgehend regeneriert werden, dass damit während sieben Tagen etwa 20 l Wasser pro min aufbereitet werden konnten.
Die zum Aufbereiten des Aktivkohlebettes benötigte, wirksames Chlor enthaltende wässerige Lösung kann durch Vermischen von Leitungswasser und einer konzentrierten wässerigen Lösung des wirksamen Chlors, beispielsweise Natriumhypochlorit, hergestellt werden, soferne nur für eine gute Durchmischung gesorgt wird. Es ist unter anderem möglich, die konzentrierte Lösung des wirksamen Chlors durch Injektorwirkung, beispielsweise über ein in einem Venturi-Rohr der Zuführungsleitung für das Leitungswasser mündendes einstellbares Nadelventil, in das zugeführte Wasser einzuführen ; es ist aber auch möglich, die konzentrierte Lösung des wirksamen Chlors dem benötigten Wasser mittels Zahnradpumpen oder doppeltwirkender Dosierpumpen zuzuführen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erhöhung der Wirksamkeit eines Filterbettes aus Aktivkohle, insbesondere aus
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Verunreinigungen befreite Filterbett mit einer wässerigen, wirksames Chlor, vorzugsweise in Form von Natriumhypochlorit, enthaltenden Lösung im aufsteigenden Strom mit solcher Geschwindigkeit durchgespült wird, dass sich das Volumen des Filterbettes um zumindest 30%, vorzugsweise 30 bis 100%, vergrössert, wobei pro m3 Aktivkohle 1410 bis 11300 g, vorzugsweise 5600 g, wirksames Chlor verwendet wird.
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