AT527490B1 - Verfahren zur Aufbereitung von mit Schwermetallen und/oder Phosphaten belastetem Wasser und zugehörige Filtereinheit - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Aufbereitung von mit Schwermetallen und/oder Phosphaten belastetem Wasser, welches zur Adsorption der Schwermetalle und/oder Phosphate ein Eisenhydroxid enthaltendes Adsorberbett (6) durchfließt. Das Wasser wird vor dem Durchfließen des Adsorberbettes (6) mit CO2 angereicherter Luft versetzt, deren Anteil an CO2 ≥ 0,120 % beträgt.

Description

Beschreibung

VERFAHREN ZUR AUFBEREITUNG VON MIT SCHWERMETALLEN UND/ODER PHOSPHATEN BELASTETEM WASSER UND ZUGEHÖRIGE FILTEREINHEIT

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von mit Schwermetallen und/oder Phosphaten belastetem Wasser, welches zur Adsorption der Schwermetalle und/oder Phosphate ein Eisenhydroxid enthaltendes Adsorberbett durchfließt. Die Erfindung betrifft ferner eine Filtereinheit zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Bei bekannten Verfahren zur Aufbereitung von schwermetallhaltigem Wasser, wie Abwässern aus der Montanindustrie, Grund- und Mineralwässern, sonstigen Industrie- und Prozessabwässern, Dachwasser, kontaminiertem Grundwasser oder zur Aufbereitung von Phosphate enthaltendem Wasser aus Badeanlagen, wie Schwimmteichen oder Schwimmbecken, ist es bekannt, teilweise unter Zwischenschaltung verschiedener Vorreinigungsstufen, das Wasser durch ein Adsorberbett, welches Eisenhydroxid (FeO(OH)) enthält, zu leiten. Ein derartiges Adsorberbett bindet Schwermetallanionen wie Arsen-, Blei-, Cadmium-, Uran-, Quecksilber-, Kupfer- und Zinkionen sowie Phosphate (PO«4), wenn es sich um Wasser aus Badeanlagen, wie Schwimmbecken oder Schwimmteichen, handelt.

[0003] Was die Reinigung und biologische Aufbereitung von Wasser aus Badeanlagen, wie Schwimmbecken und Schwimmteichen, betrifft, so ist es beispielsweise aus der WO 2009/ 124899 A1 bekannt, oberflächennahes Beckenwasser in einem ersten Wasserkreislauf mechanisch zu reinigen und in einem zweiten Wasserkreislauf vorerst in einem biologischen Filter im Beckenwasser befindliche Trübstoffe zurückzuhalten, wobei im Beckenwasser enthaltene organische Stoffe, wie Algen oder Detritus, durch die Tätigkeit von Bakterien mineralisiert werden. Der in den organischen und anorganischen Stoffen enthaltene Phosphor wird zu gelöstem reaktivem Phosphor abgebaut, welches anschließend in einem Anionentauscher adsorptiv gebunden wird. Aus der EP 0 928 776 A?2 ist ein Verfahren zur Verminderung des Algenwachstums in natürlichen oder künstlich angelegten Gewässern, wie Seen, Teichen oder Schwimmbecken bekannt, indem CO» in das Wasser eingebracht wird, welches aus der Luft oder aus dem Boden oder aus Luft aus Kompostmieten stammt, wobei diese Luft mit dem zu behandelnden Wasser, beispielsweise durch direktes Einbringen in das Gewässer, vermischt wird.

[0004] Aus der JP 2020032321 A ist ein Verfahren zur Entfernung von Metallionen aus hartem Wasser offenbart. Dieses bekannte Verfahren arbeitet mit einem lonenentfernungssystem, welches einen Entgaser zum Entgasen von Kohlendioxid, das in hartem Wasser gelöst ist, enthält und einen Hartwasserspeicher zum Speichern von hartem Wasser aufweist, in welchem Kohlendioxid durch den Entgaser entgast wird. Hierbei wird ein Mikrogase-Generator verwendet, welcher Mikrogase in den Hartwasserspeicher einspeist. Im Hartwasserspeicher werden die Metallionen aus dem harten Wasser an die Mikrobläschen adsorbiert und derart aus dem harten Wasser entfernt.

[0005] Die CN 109 205 928 B befasst sich mit einem Verfahren zur Sickerwasserbehandlung, insbesondere einem Verfahren und einem System zur Tiefenbehandlung von Sickerwasser, insbesondere Deponiesickerwasser. Sickerwasser einer Deponie enthält viele Arten anorganischer und organischer Schadstoffe, darunter schwer abbaubare toxische und schädliche Schadstoffe und Schwermetalle. Die Anlage zur Sickerwasserbehandlung weist eine elektrolytische Zelle, einen Sedimentationstank und eine Feuchtgebietsreinigungsvorrichtung auf, um das Sickerwasser einer Elektrooxidation, einer Elektroflockung und einer fortgeschrittenen Feuchtgebietsbehandlung zu unterziehen, um derart den Gehalt an Schadstoffen im Sickerwasser wirksam zu reduzieren bzw. zu entfernen. In die Elektrolysezelle, welche vom Sickerwasser durchströmt wird, wird mittels einer Düse und unter hohem Druck ein Gemisch aus Gas und Wasserdampf in Form von Mikroblasen mit einer Größe von 100 um bis 500 um eingebracht. Die Mikroblasen enthalten einen hohen Anteil an gelöstem Sauerstoff und bilden beim Zerplatzen ein starkes Oxidationsmittel, welches die Mineralisierung der Schadstoffe beschleunigt.

[0006] Es ist bekannt, dass die Sorption unerwünschter lonen in einem auf Eisenhydroxid basierten Adsorberbett vom pH-Wert des Wassers beim Durchströmen des Adsorberbettes abhängig ist. Eine Bindung der meisten Anionen an Eisenhydroxid findet im Bereich von pH 6,50 bis pH 8,40 statt. Innerhalb dieses Bereiches bewirkt ein niedriger pH-Wert eine verstärkte Sorption gegenüber einem höheren pH-Wert. Darüber hinaus muss in einem Eisenhydroxid-Adsorberbett eine ausreichende Sauerstoffversorgung sichergestellt sein. Diese wird oftmals durch Belüftung des zu reinigenden Wassers mit Atmosphärenluft vor der Adsorberstufe realisiert, welche zumeist gleichzeitig zur CO2 Entgasung führt. Tritt dennoch Sauerstoffmangel, beispielsweise durch Abbau von organischen Verbindungen im Adsorberbett oder in einer Vorreinigungsstufe auf, so entwickeln sich durch Mikroorganismen, insbesondere Sulfat- und Eisen- reduzierende Bakterien. Dabei können SO«4 und Fe reduziert werden. Wird das Adsorbermedium teilweise von Fe®* zu Fe** reduziert, so wird die Bindefähigkeit des Adsorbtionsmediums stark eingeschränkt und bereits gebundene unerwünschte lonen gehen teilweise wieder in Lösung. Darüber hinaus kann Fe° durch Schwefelwasserstoff (H2S aus der SO4-Reduktion) zu FeS reagieren. Der Feststoff FeS besitzt keine Bindefähigkeit für Anionen, sodass die Funktion des Adsorbermediums für die Bindung von Anionen dauerhaft nicht mehr vorhanden ist. Auch bei dieser chemischen Reaktion werden zuvor noch an Fe** gebundene, unerwünschte lonen ins ausfließende Wasser der Filterstufe abgegeben.

[0007] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Sorptivität des Adsorbermediums, welches Eisenhydroxid, insbesondere granuliertes Eisenhydroxid, enthält, zu erhöhen und die Entstehung von reduzierenden Bedingungen wirksam zu verhindern. Dabei soll die teilweise oder vollständige Reduktion des Adsorbermediums, die chemische Umwandlung des Adsorbermaterials, etwa durch H2S, wie auch das unerwünschte Rücklösen von lonen aus dem Adsorberbett dauerhaft verhindert werden.

[0008] Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Wasser vor dem Durchfließen des Adsorberbettes mit CO, angereicherter Luft versetzt wird, deren Anteil an CO2 > 0,1200 % beträgt.

[0009] Durch das Einbringen von mit CO, in einem Anteil z 0,1200 % angereicherten Luft in das dem Adsorberbett zugeführte Wasser wird eine Ubersättigung bezüglich CO2 gegenüber dem atmosphärischen Equilibrium und damit eine merkliche Absenkung des pH-Wertes des Wassers erzielt, wobei der pH-Wert um ca. 0,40 bis 1,00 Einheiten sinkt. Dadurch erhöht sich die Sorptivität des Adsorbermediums im Adsorberbett um etwa 30 % bis 150 %, wobei eine Absenkung unter einen pH-Wert von 7 durch eine CO2-Anreicherung der Luft ausgeschlossen oder weitgehend ausgeschlossen ist. In Folge der deutlich verbesserten Sorptivität des Adsorbermediums kann die Filterfläche des Adsorberbettes relativ klein ausgeführt werden, was eine kleinere Bauart des Adsorberbettes ermöglicht. Des Weiteren wird die Stoffmenge an unerwünschten Anionen, welche im Adsorbermedium gebunden werden können, maßgeblich erhöht, sodass eine Sättigung des Adsorbermediums stark verzögert eintritt. Dadurch kann das Tauschintervall des Adsorbermediums signifikant verlängert werden. Durch das Einbringen von CO, angereicherter Luft wird zudem die Sauerstoffversorgung innerhalb des Adsorbermediums erhöht. Dies vermeidet das Entstehen von anoxischen Bedingungen im Adsorbermedium und damit die folglich ansonsten auftretenden reduzierenden Bedingungen, welche ein Rücklösen unerwünschter lonen aus dem Adsorberbett hervorrufen können.

[0010] Bei einer bevorzugten Ausführung wird das Wasser mit Luft versetzt, die einen Anteil an CO» <= 1,000 % aufweist. Im Anteilsbereich an CO» in der Luft von 0,120 % bis 1,000 % ist ein Optimum an Sorptivität des Adsorbermediums im Adsorberbett zu erwarten.

[0011] Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn die mit CO, angereicherte Luft ins Wasser in Blasenform eingebracht wird, da dadurch eine besonders gute Verteilung der mit CO2 angereicherten Luft im Wasser erzielt wird.

[0012] Bei einer einfachen Ausführung des Verfahrens wird die mit CO2 angereicherte Luft ins Wasser mittels einer Düse, beispielsweise einer Venturi-Düse, in Blasenform eingebracht.

[0013] Von besonderem Vorteil ist jedoch eine Ausführungsvariante des Verfahrens, bei dem die mit CO2 angereicherte Luft ins Wasser in Form von Mikrobubbles mit einem Durchmesser < 100 um eingebracht wird. Derartige Mikrobubbles sorgen dafür, dass eine besonders hohe Löslichkeit des CO: im Wasser erreicht wird. Dies wir insbesondere auch dadurch erreicht, dass ein Teil der erzeugten Mikrobubbles bereits im Wasserkörper kollabiert, wodurch eine vollständige Lösung der Gase und damit eine hohe Ubersättigung des Wassers nach dem Gesetz von Henry im Adsorberbett erreicht wird.

[0014] Besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausführung, wenn die mit CO2 angereicherte Luft ins Wasser in Form von Mikrobubbles mit einem Durchmesser = 10 um und, wie erwähnt, <= 100 um eingebracht wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Großteil der Bläschen bei gegebener Filtergeschwindigkeit im Adsorberbett verbleibt, bis sie sich vollständig aufgelöst haben. Unter fortschreitender Lösung der Gasbläschen im Wasser verkleinern sich die Bläschen zunehmend, bis sie vollständig aufgelöst sind. Dabei entsteht innerhalb der Gasbläschen ein sehr hoher Gaspartialdruck, durch welchen die Lösung der gesamten Gasmengen erzwungen wird. Somit können die in der zugeführten CO2 angereicherten Luft enthaltenen Gase, wobei neben CO» auch Oz enthalten ist, vollständig dem zu reinigendem Wasser zugeführt werden. Das mit CO2 übersättigte Wasser ist folglich sauer, eine Absenkung des pH-Wertes um ca. 0,40 bis 1,00 Einheiten gegenüber dem Atmosphärenequilibrium tritt ein. Zudem kann eine gute Sauerstoffversorgung durch eine O2 Ubersättigung erreicht werden.

[0015] In diesem Zusammenhang ist ein weiterer positiver Aspekt des Verfahrens, dass durch den hohen Partialdruck im Moment des Kollabierens der Mikrobubbles geringe Mengen an OHRadikalen entstehen. Diese wirken stark oxidierend und können daher bereits reduziertes Eisenhydroxid (wieder in die Form des dreiwertigen Eisens bzw. Eisenhydroxid (FeO(OH)) zurückführen. Im Fall der Anwendung des Verfahrens zur Aufbereitung von Wasser aus Badeanlagen kommt der oxidierenden Wirkung von OH-Radikalen eine weitere positive Eigenschaft zugute. OH-Radikale wirken desinfizierend, da sie organische Verbindungen jeglicher Art, insbesondere auch die Zellmembranen von Mikroorganismen, oxidieren und dadurch zerstören.

[0016] Mikrobubbles mit einem Durchmesser im erwähnten, bevorzugten Durchmesserbereich lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren derart erzeugen, dass die mit CO, angereicherte Luft einem Mikrobubble-Generator zugeleitet wird. Dieser Mikrobubble-Generator kann ein herkömmlicher Mikrobubble-Generator sein, beispielsweise ein Generator des Typs CARMIN, Hersteller YLEC Consultants, Saint-Martin-d’H&res, France. Die mit CO2 angereicherte Luft kann bei einer möglichen Ausführungsvariante mittels einer technischen Vorrichtung erzeugt werden. Bei einer alternativen Ausführung ist die mit CO2 angereicherte Luft Bodenluft, welche aus einem Bodenluftsammelsystem stammend zugeführt wird. Bodenluft eines belebten Bodens ist besonders vorteilhaft, weil sie von Natur aus einen Anteil von CO, im Bereich von 0,120 % bis 1,000 % aufweist.

[0017] Bei einer Ausführungsvariante des Verfahrens kann ferner das mit CO2 angereicherter Luft versetzte Wasser unmittelbar dem Adsorberbett zugeführt werden. Diese Verfahrensvariante ist vor allem dann gut geeignet, wenn aus dem Wasser hauptsächlich Schwermetallionen im Adsorberbett gebunden werden sollen.

[0018] Bei einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens passiert das mit CO2 angereicherte mit Luft versetzte Wasser zumindest eine mechanische und/oder zumindest eine biologische Filterschicht, bevor es ins Adsorberbett eintritt. Auf diese Weise lassen sich vor allem im Wasser befindliche Trübstoffe und darin befindliche gelöste organische Stoffe aus dem Wasser entfernen. Diese Verfahrensvariante ist daher auch oder vor allem für Wasser aus Schwimmbecken, Schwimmteichen und dergleichen geeignet, um anschließend Phosphatanionen im Adsorberbett adsorptiv zu binden.

[0019] Eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete, erfindungsgemäße Filtereinheit, weist folgenden Komponenten auf:

- einen Behälter mit einem Zufluss zum Zuführen des mit Schwermetallen und/oder Phosphaten belasteten Wassers und mit einem Rücklauf zum Abführen des gereinigten/gefilterten Wassers,

- ein im Inneren des Behälters befindliches, insbesondere granuliertes Eisenhydroxid enthaltendes Adsorberbett,

- einen im Betrieb der Filtereinheit im Wasser befindlichen und dem Adsorberbett vorgeordneten Mikrobubble- Generator zur Erzeugung von Mikrobubbles,

- eine mit einer Druckleitung verbundene Druckpumpe zur Versorgung des MikrobubbleGenerators mit in der Filtereinheit befindlichem Wasser oder einer das Wasser leitenden Komponente der Filtereinheit,

- eine Zuleitung zur Zuführung von mit CO2 angereichter Luft zum Mikrobubble-Generator und

- eine Pumpe zum Durchleiten des Wassers durch die Filtereinheit.

[0020] Eine mit diesen Komponenten versehene Filtereinheit kann in kompakter Bauweise erstellt werden und auf besonders effektive Weise für eine optimale Sorption von Schwermetallen und/oder Phosphaten im Adsorberbett sorgen.

[0021] Der Behälter ist bei einer Ausführungsvariante derart gestaltet, dass er zwei Behälterteile aufweist, die durch eine Zwischenwand voneinander getrennt sind, sodass im unteren Behälterbereich eine Passage zum Durchfließen von Wasser von dem einen Behälterteil in den zweiten Behälterteil vorhanden ist, wobei der eine Behälterteil zumindest ein biologisches Filter, gegebenenfalls zumindest ein mechanisches Filter enthält und im zweiten Behälterteil das Adsorberbett enthalten ist. Ein derartiger Behälter weist eine vorteilhafte „Trennung“ zwischen den biologischen und gegebenenfalls mechanischen Filtern sowie dem Adsorberbett auf, wodurch die Filtermaterialien bzw. Filtermedien voneinander getrennt austauschbar sind.

[0022] Der Mikrobubble-Generator kann je nach den Platzverhältnissen im Behälter vor oder nach dem biologischen Filter, bezogen auf die Fließrichtung des Wassers, positioniert sein.

[0023] Bei einer möglichen Ausführungsform ist der Behälter ein oben offener Behälter, insbesondere jener zwei Behälterteilen, wie erwähnt. Bei einer weiteren, sehr kompakt ausführbaren Ausführungsform ist der Behälter ein geschlossener Druckbehälter.

[0024] Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen

[0025] Fig. 1 bis Fig. 3 jeweils eine Ansicht einer Ausführungsvariante einer Filtereinheit.

[0026] Die in den Figuren dargestellten Filtereinheiten sind in ihrer üblichen stehenden Position gezeigt, sodass sich in der Beschreibung verwendete Begriffe, wie senkrecht, oben und unten, auf diese Position beziehen. Die Pfeile in den Figuren versinnbildlichen die Strömungsrichtung des Wassers.

[0027] Die in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsvarianten einer Filtereinheit weisen einen beispielsweise quaderförmigen Behälter 1 (Fig. 1, Fig. 2), 1‘ (Fig. 3) auf, welcher bei einer bevorzugten Ausführung aus Polypropylen besteht und einen Behälterboden 1b, 1’b sowie äußere Behälterwände 1a, 1‘a aufweist.

[0028] Der Behälter 1 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 weist jeweils parallel zu den Behälterwänden 1a eine Zwischenwand 1d auf, die den Behälter 1 in einen volumenmäßig größeren Behälterteil 4a und einen volumenmäßig kleineren Behälterteil 4b teilt. Im oberen Bereich des Behälterteils 4a ist durch die eine Behälterwand 1a ein Zulauf 2 geführt, über welchen das Innere des Behälterteils 4a mit dem zu filternden Wasser beschickt wird. Mit w ist der beim Betrieb der Filtereinheit im Inneren des Behälterteils 4a vorliegende Wasserspiegel bezeichnet, welcher sich oberhalb des Zulaufs 2 befindet. Der im Betrieb der Filtereinheit im Inneren des Behälterteils 4b vorliegende Wasserspiegel ist mit w‘ bezeichnet. Im Inneren des Behälterteils 4a ist auf einem im unteren Bereich befestigten und von Wasser durchströmbaren Zwischenboden 1c+ Schichten aus einem biologischen Filter 3 enthalten. Das zu filternde Wasser durchströmt den biologischen Filter 3 von oben nach unten und fließt unterhalb des Zwischenbodens 1c+, wie noch beschrieben wird, wei-

ter.

[0029] Im Behälterteil 4b befindet sich parallel zum Boden 1b ein weiterer, für Wasser durchlässiger Zwischenboden 1c,, auf welchem eine Schicht 5 aus Stützkies und auf dieser ein Adsorberbett 6 - eine Schicht eines Filtermediums, in welchem unerwünschte Anionen gebunden werden - aufgebracht sind. Das Filtermedium des Adsorberbetts 6 ist somit ein Anionentauscher-Medium und insbesondere das unter der als Unionsmarke geschützten Markenbezeichnung PHOSTEC bekannte und auf Eisenhydroxid (FeO(OH)) basierende Filtermedium der Anmelderin.

[0030] Sowohl bei der in Fig. 1 als auch bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante wird das zu filternde Wasser mittels eines Mikrobubble-Generators 7 mit Mikrobubbles 7a angereichert.

[0031] Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung befindet sich der Mikrobubble-Generator 7 im Gehäuseteil 4b unterhalb des Zwischenbodens 1c2 und innerhalb des zu filternden Wassers und daher, bezogen auf die Strömungsrichtung des Wassers, nach dem biologischen Filter 3. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung befindet sich der Mikrobubble-Generator 7 im Gehäuseteil 4a oberhalb des biologischen Filter 3 und innerhalb des zugeführten zu filternden Wassers, also, bezogen auf die Strömungsrichtung des Wassers, vor dem biologischen Filter 3.

[0032] Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung ist im oberen Bereich des Behälterteils 4b, bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung im oberen Bereich des Behälterteils 4a, in den Beispielen jeweils an der Zwischenwand 1d, je eine Druckpumpe 8 angebracht, welche durch eine Saugleitung 8a Wasser aus der Filtereinheit ansaugt. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung erfolgt das Ansaugen von Wasser von oberhalb des Adsorberbettes 6, bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung von unterhalb des Zwischenbodens 1c+. Die Druckpumpe 8 führt das Wasser mit einem Druck > 5 bar durch eine Druckleitung 8b jeweils dem Mikrobubble-Generator 7 zu, welcher im Betrieb der Filtereinheit durch eine Luftleitung 9 von außen, oberhalb des Wasserstandes w im Behälters 1 oder von außerhalb des Behälters 1 selbstständig mit CO2 angereicherte Luft ansaugt, um Mikrobubbles 7a zu erzeugen.

[0033] Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung passieren die mit CO2 angereicherten Mikrobubbles 7a die Schicht aus Stützkies 5 und gelangen dann in das Adsorberbett 6, bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung passieren die mit CO» angereicherten Mikrobubbles 7a zuerst den biologischen Filter 3 und anschließend die beiden Schichten 5, 6. Mittels einer Filterpumpe 10, die innerhalb des Wassers an einer Außenwand Behälterwand 1a des Behälterteils 4b innenseitig angebracht ist und mit einem Rücklauf 11 verbunden ist wird das gereinigtes Wasser durch diese Behälterwand 1a dem zu reinigenden System rückgeführt.

[0034] Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführung ist innerhalb des Behälters 1° auf dem Behälterboden 1‘b eine Filtereinheit positioniert, welche einen Druckbehälter 12 aufweist, der im unteren Bereich seines Innenraums einen wasserdurchlässigen Zwischenboden 12a aufweist, auf welchem sich die Schicht 5 aus einem Stützkies und auf dieser das Adsorberbett 6 aus dem bereits erwähnten Filtermedium befindet. Mit w ist der beim Betrieb der Filtereinheit im Inneren des Druckbehälters 12 vorliegende Wasserspiegel bezeichnet. Oberhalb des Adsorberbettes 6 und innerhalb des zu filternden Wassers befindet sich ein Mikrobubble-Generator 7. Das zu filternde Wasser wird von außen über einen Zulauf 2‘ und eine Rohrleitung 2’a zugeführt, insbesondere derart, dass sich das offene Ende der Rohrleitung 2’a etwa auf Höhe des Mikrobubble-Generators 7 befindet. Bei der gezeigten Ausführung befindet sich im Druckbehälter 12 keine biologische Filterstufe, also kein biologischer Filter, dieser kann jedoch auf das Adsorberbett 6 aufgebracht sein. Bei der gezeigten Ausführung strömt das mit Mikrobubbles 7a angereicherte Wasser durch die Schicht 5 und das Adsorberbett 6 und wird unterhalb des Zwischenbodens 12a aufgenommen und über eine weitere zu einem Ablauf 11° gehörende Rohrleitung 11’a durch die Wand des Druckbehälters 14 und die Wand des Behälters 1° hindurch nach außen rückgeleitet. Dem Mikrobubble-Generator 7 wird mittels einer außerhalb des Druckbehälters 12 positionierten Druckpumpe 8‘ über eine Saugleitung 8‘°a aus der Rohrleitung 11’a Wasser zugeführt. Im Betrieb der Filtereinheit saugt der Mikrobubble-Generator 7 durch eine Luftleitung 9 von außen, hier von oberhalb des Druckbehälters 12, selbstständig mit CO2 angereicherte Luft an, um Mikrobubbles 7a zu erzeugen. Das Durchströmen des Druckbehälters 12 wird durch eine nicht dargestellte

Filterpumpe bewerkstelligt, welche dem Zulauf 2‘ vorgeschaltet oder dem Ablauf 11° nachgeschaltet ist. Im unteren Bereich des Druckbehälters 12 befindet sich eine Spülleitung 13.

[0035] Durch die Erzeugung von mit CO, angereicherten Luft-Mikrobubbles wird im Wasser eine UÜbersättigung hinsichtlich CO2 gegenüber dem atmosphärischen Gleichgewicht und damit eine Absenkung des pH-Wertes des Wassers erzielt. Dabei sinkt der pH-Wert um ca. 0,40 bis 1,00 Einheiten, wodurch die Sorptivität des Adsorbermediums im Adsorberbett 6 um ca. 30 % bis ca. 150 % erhöht wird. Eine Absenkung des pH- Wertes unter pH 7 durch CO2-Anreicherung ist weitgehend ausgeschlossen.

[0036] Die im Mikrobubble-Generator 7 erzeugten Mikrobubbles 7a weisen eine durchschnittliche Größe < 100 um auf, insbesondere zu 90 % eine Größe von 50 um bis 100 um. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen werden Mikrobubbles aus mit CO2 angereicherter Luft erzeugt, bei einer anderen, gesondert nicht dargestellten Ausführung erfolgt ein direktes Einbringen von mit CO» angereicherter Luft in das Wasser, beispielsweise mittels einer Düse.

[0037] Die mit CO2 angereicherte Luft kann entweder von einer CO; Quelle (technische Vorrichtung), welche Atmosphärenluft mit einem CO» Anteil von rund 0,040 % mittels zusätzlichem CO» auf einen Anteil an CO2 > 0,120 % 1.200 ppm anreichert, oder von einer CO, aus Bodenluft stammen. Zugeführte Bodenluft aus grün-bewachsenen Böden verfügt üblicherweise über einen CO» Anteil im Bereich von 0,120 % bis 1,000 % und ist daher besonders gut geeignet.

[0038] Um den Energieaufwand zum Betrieb der Filtereinheit möglichst gering zu halten, kann sie auch nur in Intervallen mit der mit CO2-angereicherten Luft beschickt werden, beispielsweise 3 bis 5 Minuten Anreicherung während einer Betriebszeit von 30 Minuten. Auf diese Weise werden die benötigte Energiemenge zum Betrieb des Mikrobubble-Generators bzw. dessen Pumpe und auch die benötige Menge an angereicherter Luft reduziert bzw. minimiert, während die hohe Löslichkeit der Mikrobubbles einen dauerhaft positiven Effekt auf die Sorption im Adsorberbett sicherstellt.

BEZUGSZEICHENLISTE rserereeeneeee nenne Behälter eeeeeeeeeeee nennen Filtereinheit

18, 1@.........000. Behälterwand 1B, 1Dess.......... Behälterboden 1C4, 1C2 s00...0000. Zwischenboden TO rseeeeeeereeen Zwischenwand DZ eeeeee Zulauf

DZ Baaeeeeee Rohrleitung CE biologischer Filter 43, 40 as. Behälterteil A Stützkies-Schicht CE Adsorberbett VE Mikrobubble-Generator TA eeeeeeeneeeenennen Mikrobubbles

A Druckpumpe

83, 88 ............. Saugleitung

8b, 8 Dass Druckleitung

OO eeeeeeeeeeeee Luftleitung

TO eeeeeereee Filterpumpe

11, 11 Rücklauf

11] Area Rohrleitung

TS reeeeeee Druckbehälter TQ@ esse Zwischenboden TB Spülleitung

WW rreeeeee Wasserspiegel

AT 527 490 B1 2025-03-15

Claims (15)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Aufbereitung von mit Schwermetallen und/oder Phosphaten belastetem Wasser, welches zur Adsorption der Schwermetalle und/oder Phosphate ein Eisenhydroxid enthaltendes Adsorberbett (6) durchfließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser vor dem Durchfließen des Adsorberbettes (6) mit CO, angereicherter Luft versetzt wird, deren Anteil an CO2 = 0,120 % beträgt.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft, mit dem das Wasser versetzt wird, einen Anteil an CO» <= 1,000 % aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit CO2 angereicherte Luft ins Wasser in Blasenform eingebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit CO» angereicherte Luft ins Wasser mittels einer Düse, beispielsweise einer Venturi-Düse, in Blasenform eingebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit CO2 angereicherte Luft ins Wasser in Form von Mikrobubbles (7a) mit einem Durchmesser <= 100 um eingebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit CO2 angereicherte Luft ins Wasser in Form von Mikrobubbles (7a) mit einem Durchmesser=> 10 um und = 100 um eingebracht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mit CO2 angereicherte Luft einem Mikrobubble-Generator (7) zugeleitet wird, welcher unmittelbar im Wasser Mikrobubbles (7a) erzeugt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit CO2 angereicherte Luft mittels einer technischen Vorrichtung erzeugt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit CO2 angereicherte Luft Bodenluft ist, welche aus einem Bodenluft-Sammelsystem stammend zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mit CO2 angereicherter Luft versetzte Wasser unmittelbar dem Adsorberbett (6) zugeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mit CO2 angereicherter Luft versetzte Wasser zumindest eine mechanische und/oder zumindest eine biologische Filterschicht (3) passiert, bevor es ins Adsorberbett (6) eintritt.

12. Filtereinheit zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, mit folgenden Komponenten: einem Behälter (1, 12) mit einem Zufluss zum Zuführen des mit Schwermetallen und/oder mit Phosphaten belasteten Wassers und mit einem Rücklauf zum Abführen des gereinigten/gefilterten Wassers, einem im Inneren des Behälters (1, 12) befindlichen, insbesondere granuliertes Eisenhydroxid enthaltenden Adsorberbett (6), einem in Betrieb der Filtereinheit im Wasser befindlichen und dem Adsorberbett (6) vorgeordneten Mikrobubble- Generator (7) zur Erzeugung von Mikrobubbles (7a), einer mit einer Druckleitung (8b, 8’b) verbundenen Druckpumpe (8, 8°) zur Versorgung des Mikrobubble-Generators (7) mit in der Filtereinheit befindlichem Wasser oder einer das Wasser leitenden Komponente der Filtereinheit, einer Zuleitung zur Zuführung von mit CO, angereichter Luft zum Mikrobubble-Generator (7), eine Pumpe (10) zum Durchleiten des Wassers durch die Filtereinheit.

13. Filtereinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) zwei Behälterteile (4a, 4b) aufweist, die durch eine Zwischenwand (1d) derart voneinander getrennt

sind, dass im unteren Behälterbereich eine Passage zum Durchfließen von Wasser von dem einen Behälterteil (4a) in den zweiten Behälterteil (4b) vorhanden ist,

wobei der eine Behälterteil (4a) zumindest ein biologisches und/oder mechanisches Filter enthält und im zweiten Behälterteil (4b) das Adsorberbett (6) enthalten ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mikrobubble-Generator (7) vor oder nach dem biologischen Filter (3), bezogen auf die Fließrichtung des Wassers, positioniert ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter ein geschlossener Druckbehälter (12) ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen