Verfahren zur Aufbereitung von Wasser und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere Trinkwasser und Badewasser, mit Chlordioxyd sowie eine Vorrich tung zur Durchführung dieses Verfahrens.
In neuerer Zeit gewinnt die Aufbereitung, insbe sondere die Reinigung und Entkeimung, von Trink-, Bade- und Brauchwasser mit Chlordioxyd sowie die Verhinderung von Algenbildung und die Algenvernich tung zunehmend an Bedeutung (vergleiche z. B. Die praktische Anwendung von Chlordioxyd für die Trink wasserentkeimung von Th. Stäheli, Monatsbulletin des Schweizerischen Vereines von Gas- und Wasserfach männern Nr. l0/1962, und Erfahrungen mit dem Chlordioxydverfahren bei der Badewasseraufbereitung von H. Berndt, Städtehygiene 7/1960, Seiten 127-174).
Die Erzeugung des für diese Aufbereitungs- bzw. Ent- keimungsmethoden erforderlichen Chlordioxyds erfolgt dabei unter Verwendung von Natriumchlorit oder an deren Chloriten, aus welchen das Chlordioxyd mit Chlor, Hypochloriten, Salzsäure, Schwefelsäure usw. im sauren Milieu freigesetzt wird, und Beimpfen des Was sers mit einer an Chlordioxyd angereicherten Lösung. Dabei treten jedoch ähnliche Schwierigkeiten auf, wie sie von der üblichen Chlorung von Trink- und Badewas ser her bekannt sind.
Diese Schwierigkeiten betreffen vor allem die überwachung der Zudosierung von Chlor bzw. die zwangläufige Ansäuerung der behandelten Wässer, wobei es zur besseren Ausnutzung des einge setzten Chlorits erforderlich ist, einen meist erheblichen Überschuss an Chlor bzw. Hypochlorit, Salzsäure oder Schwefelsäure anzuwenden, der mit dem gebildeten Chlordioxyd in das behandelte Wasser gelangt. Ausser Jem ist zur Ausnutzung von rückgebildetem Chlorit fallweise eine Nachchlorung erforderlich.
Wegen der Ansäuerung des behandelten Wassers bei diesen bekann ten, mit Chlordioxyd arbeitenden Reinigungsmethoden ist es bisher nicht möglich gewesen, eine Wasseraufbe reitung bzw. Entkeimung mittels Chlordioxyd dann an- zuwenden, wenn auf ein neutrales Gebrauchswasser Wert gelegt wird bzw. wenn die üblichen basischen Filtermaterialien verwendet werden sollen.
Es wurde nun gefunden, dass man die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten vermeiden und dadurch die Vorteile der Aufbereitung und Entkeimung von Wasser, insbesondere Trink-, Bade- und Gebrauchswasser, mit tels Chlordioxyd voll ausnutzen kann, wenn man erfin dungsgemäss das Chlordioxyd in dem zu reinigenden Wasser durch Umsetzung von Chlorit mit Persalzen herstellt.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat gegenüber den bekannten Verfahren zur Aufbereitung von Trink-, Bade- bzw. Gebrauchswasser mittels Chlordioxyd vor allem den Vorteil, dass praktisch die gesamten einge setzten Chemikalien an der Chlordioxydbildung teil nehmen und im Wasser lange Zeit ein wirksamer Chlordioxydspiegel gewährleistet ist. Ferner ist die Chlordioxydbildung mit Persalzen vom pH-Wert des Wassers weitgehend unabhängig. Die Bildung von Chlor dioxyd erfolgt einwandfrei auch in schwach saurem, neutralem und schwach alkalischem Wasser.
Als Per salze können Persulfate, aber auch beispielweise Perbo- rate, Percarbonate oder dergleichen verwendet werden.
Versuche ergaben, dass bei einmaliger Dosierung von 3 g/m3 Ammoniumpersulfat und 3 g/m3 Natrium- chlorit, bezogen auf den Beckeninhalt, in einem Privat schwimmbecken eine Wirkungsdauer von 7 Tagen er zielt wurde, wodurch sich ein kontinuierlicher Zusatz von Chlordioxyd bzw. von Chlordioxyd bildenden Che mikalien erübrigte.
Die Beständigkeit des Chlordioxyd spiegels im Trink-, Bade- und Gebrauchswasser hat zur Folge, dass die Entkeimungswirkung stets durch lange Zeit gegeben ist und dass darüber hinaus, wie praktische Versuche ergeben haben, im Badewasser jede Algenbil dung verhindert wird bzw. bereits vorhandene Algen zerstört werden. Es hat sich ferner gezeigt, dass das erfindungsgemässe behandelte Badewasser eines Ver- suchsbeckens, das mit einer Badewasser-Umwälzanlage unter Verwendung eines alkalischen Filtermaterials (z.
B halbgebrannter Magnesit, wie Akdolit , Magno und ähnliche Materialien) gereinigt wurde, im Vergleich zu anderen angewendeten Reinigungsverfahren besonders klar und bis zum Grund vollkommen durchsichtig war. Das Wasser machte trotz Benützung während des gan zen Sommers auch noch im Herbst einen frischen Ein druck und zeigte keine geschmackliche Veränderung. Das Wasser wurde während des Sommers nicht gewech selt; es wurden nur die Wasserverluste ersetzt.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird es er möglicht, in einfacher Weise ein den Hygienevorschrif ten voll entsprechendes Trink- und Badewasser zu er reichen.
Vorzugsweise geht man nach dem erfindungsgemä ssen Verfahren in der Weise vor, dass man verhältnismä ssig konzentrierte, z. B. 5- bis 8 % ige Lösungen von Al kali- oder Erdalkalichlorit, insbesondere Natriumehlo- rit, einerseits und Persalzen, insbesondere Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalipersulfat, anderseits herstellt.
Während bei der Erzeugung von Chlordioxyd aus Natriumchlorit und Chlor die Umsetzung zur Erzielung von hohen Chlordioxydausbeuten bei hohen Konzentra tionen durchgeführt werden muss, ist beim Verfahren gemäss der Erfindung die Chlordioxydbildung von der Konzentration der reagierenden Komponenten unab hängig. Durch die sofortige Verdünnung mit dem zu behandelnden Wasser ist auch gewährleistet, dass ge bildetes Chlordioxyd unmittelbar und vollständig ge löst wird; ferner wird jedwede Explosionsgefahr bei der Bildung des Chlordioxyds vermieden.
Zur kontinuierlichen Zudosierung der beiden gemäss der Erfindung verwendeten Komponenten zu einem in einem Leitungssystem fliessenden Wasserstrom kann jede geeignete Dosiervorrichtung verwendet werden, die gewährleistet, dass die beiden Chemikalien, zweckmässig durch eine Duplexdosierung, in genau entsprechenden Verhältnissen, vorzugsweise in stöchiometrischen Ver hältnissen, dem Wasserstrom zugesetzt werdeiz. In ge wissen Fällen kann es sich jedoch auch als zweckmässig erweisen, einen geringen,
unschädlichen Überschuss von Persalz über das durch die verwendete Chloritmenge gegebene stöchiometrische Verhältnis anzuwenden. Bei einer diskontinuierlichen Behandlung des Wassers emp fiehlt sich im allgemeinen ein Chlorit- und Persalzzu- satz von weniger als 10 mg/1 bei einer kontinuierlichen Behandlung ein solcher von weniger als 1 mg/l.
Eine für die Zwecke der Erfindung besonders geeig nete Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen in einen Ansatzstutzen eines Leitungssystems ein setzbaren, an seiner Öffnung sich konisch verjüngenden, zylindrischen Einsatzteil aufweist, der eine axial ange ordnete, bis an die Öffnung des konischen Abschnittes des Einsatzteiles reichende Zuführungsleitung für eine Lösung der einen Reaktionskomponente,
einen Schnek- kengang sowie eine im wesentlichen radial oder tangen- tial zu dem zylindrischen Einsatzteil verlaufende und in der Nähe des Bodens des Einsatzteiles in diesen Teil einmündende Zuführungsleitung für eine Lösung der anderen Reaktionskomponente enthält. Eine beispiels weise Ausführungsform einer solchen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt.
lm Behälter 1 befindet sich das Persulfat, im Be hälter 2 Natriumchlorit, jeweils in Form von etwa 5- bis 8 % igen wässerigen Lösungen. Die beiden Behälter sind mit Rührvorrichtungen 15 und mit Ventilen 12 versehenen Zuflussrohren 11 ausgestattet. Von einem Schwimmkörper 13 wird bei tiefstem Flüssigkeitsstand eine Dosierungspumpe 3 ausgeschaltet und eine Signal einrichtung in Tätigkeit gesetzt, die die Entleerung des Behälters anzeigt.
Die Dosierungspumpe 3 (Duplex- Chemikalienpumpe), die auf gleiche Förderleistung in beiden Teilen eingestellt ist, fördert die beiden Lösungen zur Mischvorrichtung 4. Die Konzentration der Lösun gen in den Behältern 1 und 2 ist so eingeregelt, dass bei gleicher Leistung der Duplexpumpen stöchiomet- rische Mengen der beiden Chemikalien gefördert wer den. Die Mischvorrichtung 4 besteht aus einem Ein satzstück mit einem innenliegenden Rohr 5, um welches ein Aussenrohr 6 gelegt ist.
Zwischen Aussenrohr 6 und Innenrohr 5 befindet sich ein Schneckengang 7, durch welchen die einströmende wässerige Persulfatlösung in rotierende Bewegung gebracht wird; bei der Austritts öffnung 8 stellt sich infolge des rotierenden Stromes der Persulfatlösung und der kegelförmigen Verjüngung 9 des Rohres 6 eine fächerförmige Verteilung der austre tenden Persulfatlösung ein. Im Mittelbereich der Öff nung 9 wird die Natriumchloritlösung durch das zentral angeordnete Rohr 5 dem in der Leitung 10 fliessenden Wasserstrom zugeführt.
Mit ähnlichem Ergebnis kann man die Chlorit- lösung durch den Schneckengang zuführen und die Per sulfatlösung über das zentrale Rohr 5 dem zu reinigen den Wasser einverleiben.
Die Mischvorrichtung wird zweckmässig in Richtung nach obren in die Rohrleitung 10, in der das zu behan delnde Wasser fliesst, eingebaut, um eine gute Mi schung mit dem Wasser zu erreichen. Die Lösebehälter werden aus Sicherheitsgründen in zwei getrennten Räu men untergebracht, um zu vermeiden, dass die festen Chemikalien vor ihrer Auflösung miteinander in Berüh rung kommen können. Der Raum für die Herstellung der Chloritlösung soll eine direkt ins Freie führende Tür besitzen.
Method for treating water and a device for performing the method The present invention relates to a method for treating water, in particular drinking water and bathing water, with chlorine dioxide and a device for performing this method.
In recent times, the treatment, in particular the cleaning and disinfection, of drinking, bathing and service water with chlorine dioxide as well as the prevention of algae formation and the destruction of algae have become increasingly important (see e.g. the practical use of chlorine dioxide for drinking water disinfection by Th. Stäheli, monthly bulletin of the Swiss Association of Gas and Water Specialists No. 10/1962, and experience with the chlorine dioxide process in pool water treatment by H. Berndt, Städtehygiene 7/1960, pages 127-174).
The generation of the chlorine dioxide required for these preparation or disinfection methods takes place using sodium chlorite or other chlorites from which the chlorine dioxide is released with chlorine, hypochlorites, hydrochloric acid, sulfuric acid, etc. in an acidic environment, and inoculation of the water with a solution enriched in chlorine dioxide. However, similar difficulties arise as they are known from the usual chlorination of drinking and bathing water.
These difficulties relate primarily to the monitoring of the addition of chlorine or the inevitable acidification of the treated water, whereby it is necessary to better utilize the chlorite used to apply a usually substantial excess of chlorine or hypochlorite, hydrochloric acid or sulfuric acid, which is with the The chlorine dioxide formed enters the treated water. In addition to Jem, post-chlorination is necessary in some cases to utilize the chlorite that has formed.
Because of the acidification of the treated water in these well-known cleaning methods that work with chlorine dioxide, it has not been possible to date to use water treatment or disinfection using chlorine dioxide if neutral service water is important or if the usual basic filter materials are used should be used.
It has now been found that the above-mentioned difficulties can be avoided and thereby the advantages of the treatment and disinfection of water, especially drinking, bathing and service water, can be fully exploited with means of chlorine dioxide if the chlorine dioxide in the water to be purified is inventively used by reacting chlorite with persalts.
The method according to the invention has the main advantage over the known method for treating drinking, bathing or service water using chlorine dioxide that practically all of the chemicals used take part in the chlorine dioxide formation and an effective chlorine dioxide level is guaranteed in the water for a long time. Furthermore, the formation of chlorine dioxide with persalts is largely independent of the pH of the water. The formation of chlorine dioxide takes place perfectly even in weakly acidic, neutral and weakly alkaline water.
Persulfates, but also, for example, perborates, percarbonates or the like can be used as per salts.
Tests have shown that with a single dose of 3 g / m3 ammonium persulfate and 3 g / m3 sodium chlorite, based on the pool content, a duration of action of 7 days was achieved in a private pool, which results in the continuous addition of chlorine dioxide or Chemicals producing chlorine dioxide were unnecessary.
The resistance of the chlorine dioxide level in drinking, bathing and service water means that the disinfection effect is always given for a long time and that, as practical tests have shown, any algae formation in the bathing water is prevented or existing algae are destroyed will. It has also been shown that the treated bath water according to the invention of a test pool, which is circulated with a bath water system using an alkaline filter material (e.g.
B. semi-burnt magnesite, such as Akdolit, Magno and similar materials) was particularly clear compared to other cleaning methods used and completely transparent to the ground. Despite being used all summer long, the water still looked fresh in autumn and showed no change in taste. The water was not changed during the summer; only the water losses were replaced.
The inventive method makes it possible for him to reach a drinking and bathing water that fully complies with the hygiene regulations in a simple manner.
The method according to the invention is preferably carried out in such a way that it is relatively concentrated, e.g. B. 5-8% solutions of alkali metal or alkaline earth metal chlorite, especially sodium chloride, on the one hand and persalts, in particular ammonium, alkali metal or alkaline earth metal persulfate, on the other hand.
While in the production of chlorine dioxide from sodium chlorite and chlorine, the implementation to achieve high chlorine dioxide yields must be carried out at high concentrations, in the process according to the invention, the formation of chlorine dioxide is independent of the concentration of the reacting components. The immediate dilution with the water to be treated also ensures that the chlorine dioxide formed is immediately and completely dissolved; Furthermore, any risk of explosion in the formation of chlorine dioxide is avoided.
For continuous metering of the two components used according to the invention to a water flow flowing in a line system, any suitable metering device can be used which ensures that the two chemicals, expediently by duplex metering, in exactly the same proportions, preferably in stoichiometric proportions, the water flow will be added. In certain cases, however, it can also prove to be expedient to
use a harmless excess of persalt over the stoichiometric ratio given by the amount of chlorite used. In the case of a discontinuous treatment of the water, an addition of chlorite and persalt of less than 10 mg / l is generally recommended, and a continuous treatment of less than 1 mg / l.
A device particularly suitable for the purposes of the invention is characterized in that it has a cylindrical insert part which can be set in an attachment piece of a line system and which tapers conically at its opening, which has an axially arranged up to the opening of the conical section of the Insert part reaching feed line for a solution of one reaction component,
contains a worm gear and a feed line for a solution of the other reaction component, which runs essentially radially or tangentially to the cylindrical insert part and opens into this part in the vicinity of the base of the insert part. An example, embodiment of such a device is shown in the drawing.
The persulfate is located in the container 1, and sodium chlorite in the container 2, each in the form of about 5 to 8% strength aqueous solutions. The two containers are equipped with stirring devices 15 and inlet pipes 11 provided with valves 12. From a float 13, a metering pump 3 is switched off at the lowest liquid level and a signal device is set in action, which indicates the emptying of the container.
The dosing pump 3 (duplex chemical pump), which is set to the same delivery rate in both parts, conveys the two solutions to the mixing device 4. The concentration of the solutions in containers 1 and 2 is regulated in such a way that the duplex pumps are stoichiometric with the same output. Large quantities of the two chemicals are promoted. The mixing device 4 consists of a set piece with an inner tube 5, around which an outer tube 6 is placed.
Between the outer tube 6 and the inner tube 5 there is a screw thread 7, through which the inflowing aqueous persulfate solution is brought into rotating motion; at the outlet opening 8, as a result of the rotating stream of persulfate solution and the conical taper 9 of the tube 6, a fan-shaped distribution of the ausre border persulfate solution. In the central area of the opening 9, the sodium chlorite solution is fed through the centrally arranged tube 5 to the water flow flowing in the line 10.
With a similar result, the chlorite solution can be fed through the worm gear and the sulphate solution can be incorporated into the water to be cleaned via the central pipe 5.
The mixing device is expediently installed in the upward direction in the pipe 10, in which the water to be treated flows, in order to achieve good mixing with the water. For safety reasons, the dissolving containers are housed in two separate rooms in order to prevent the solid chemicals from coming into contact with one another before they are dissolved. The room for the production of the chlorite solution should have a door leading directly to the outside.