CH640203A5 - Verfahren und vorrichtung zur chemischen reduzierung des phosphatgehaltes von wasser. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur chemischen Reduzierung des Phosphatgehaltes von Wasser, bei welchem wenigstens ein ein kristallines, schwer lösliches Salz bildendes Reagenz zugesetzt wird und die Flüssigkeit mit einem die Kristallisation fördernden Material oder Impfstoff in Berührung gebracht wird.

Derartige bekannte Verfahren und Vorrichtungen werden insbesondere zur Reinigung von Abwässern eingesetzt.

Sowohl das Abwasser der Haushalte wie industrielle Abwässer werden heutzutage weitgehend biologisch gereinigt, wobei das Phosphat jedoch nur in begrenztem Masse entfernt wird. Das Ableiten dieses gereinigten Abwassers, welches noch beträchtliche Phosphatmengen enthält, kann jedoch das Wachstum von Algen in dem Gewässer, in welches es abgeleitet wird, sehr stark fördern. Aus diesem Grunde ist es oftmals erwünscht, den Phosphatgehalt des biologisch gereinigten Abwassers noch weiter zu reduzieren, bevor derartige Abwässer in Flüsse oder dgl. abgeleitet werden.

Bei der Abwasserreinigung kennt man heutzutage drei chemische Prozesse, durch welche der Phoshpatgehalt reduziert wird, und welche entsprechend dem Zeitpunkt eingeteilt werden, zu welchem sie im Reinigungsverfahren durchgeführt werden, d.h. entsprechend dem Zeitpunkt, zu welchem die Reagentien zugesetzt werden. Bei diesen drei chemischen Verfahren handelt es sich um:

1. Die vorhergehende Ausscheidung, bei welcher der durch Zusatz der Reagentien erhaltene Niederschlag entfernt wird, bevor mit der biologischen Reinigung begonnen wird;

2. die gleichzeitige Ausscheidung, bei welcher die Reagentien- während der biologischen Reinigung zugesetzt werden und der Niederschlag zusammen mit dem biologischen Schlamm entfernt wird, und

3. die nachträgliche Ausscheidung, bei welcher die Reagentien nach Abschluss der biologischen Reinigung zugesetzt werden und der dadurch entstehende Niederschlag entfernt wird.

In der Praxis werden oftmals Eisen und Aluminiumsalze als Reagentien für die Entfernung des Phosphates verwendet. Diese Salze haben jedoch den Nachteil, dass grosse Mengen von fremden Anionen (Sulphat oder Chlorid) in das Wasser eingebracht werden, so dass dessen Salzgehalt erhöht wird. Ausserdem verbleiben diese Metalle in dem enstande-nen Schlamm, wodurch der Schlamm landwirtschaftlich praktisch unverwertbar wird.

Diese Nachteile bestehen zwar nicht, wenn als Reagenz zur Entfernung von Phosphat Kalziumoxid verwendet wird, doch wurde bis vor kurzen Kalziumoxid fast ausschliesslich zur Phosphatabscheidung bei der vorhergehenden Ausscheidung eingesetzt. In diesem Fall muss mit einem hohen pH-Wert gearbeitet werden, so dass eine gleichzeitige Konditionierung des Wassers erfolgt, wobei infolgedessen grosse Mengen an zusätzlichem Schlamm entstehen. Ausserdem darf nicht der gesamte Phosphatgehalt aus dem Wasser entfernt werden, da ein Teil desselben bei der biologischen Reinigung benötigt wird, um das biologische Zellenmaterial züchten zu können. Aus diesem Grunde muss die Reaktion mit Kalziumoxid sorgfältig kontrolliert und gesteuert werden, was sich in der Praxis als schwierig erwiesen hat.

Kalziumoxid kann auch bei der gleichzeitigen Ausscheidung verwendet werden. Ausgangspunkt hierfür war eine Untersuchung von Jenkins, Menar und Ferguson, welche in «Applications of New Concepts of Physical-Chemical Waste-water Treatment 1972, Seite 211-230», beschrieben wird. Aus dieser Untersuchung ergibt sich, dass bei einem relativ niedrigen pH-Wert eine beträchtliche Phosphatmenge als Hydroxyapatit [Ca5(P04)3OH] ausfällen kann. Erforderlich zum Erhalt eines chemischen Gleichgewichtes innerhalb einer angemessenen kurzen Zeitspanne ist jedoch, dass im Reaktionsbehälter eine ausreichende Menge von bereits gebildeten Apatit-Kristallen vorhanden ist.

In der Praxis zeigte es sich jedoch, dass, wenn auch durch Zugabe des Kalziumoxids bei der biologischen Stufe der Reinigung eine beträchtliche Erhöhung der Menge des entfernten Phosphates erreicht werden konnte, die Restmenge an Phosphat in Wasser immer noch höher war als erwünscht und dass infolge der Konditionierung des Wassers beträchtliche Mengen an Kalziumkarbonat gebildet wurden.

Allen bisher angewendeten Verfahren zur Entfernung des Phosphates, bei denen ein Kalziumphosphat-Niederschlag gebildet wurde, ist gemeinsam, dass aus den schwer löslichen Phosphaten stets ein Schlamm gebildet wird. Es wird allerdings berichtet, dass bei der gleichzeitigen Ausfällung mit Kalziumoxid Apatit-Kristalle gebildet werden, doch sind die Abmessungen dieser Kristalle so klein, dass sie kaum, wenn überhaupt, von dem biologischen Schlamm unterschieden werden können. Dies bedeutet, dass die für diesen Zweck bekannte Vorrichtung platz- und kostenaufwendig ist, da die erhaltenen Niederschläge nur durch Absetzen und/oder Filtern entfernt werden können, während ausserdem grosse Mengen an Schlamm erzeugt werden, wel5

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che einen hohen Wassergehalt von 95 % oder darüber besitzen. Insbesondere die Bildung grosser Schlamm-Mengen wird heutzutage überall als ernstes Problem angesehen^ da die Ablagerung des Schlammes zunehmend auf grosse Schwierigkeiten stösst.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art in der Weise zu verbessern, dass eine Reinigung des Wassers, d.h. die Entfernung oder zumindest Reduzierung seines Phosphatgehaltes, ohne die bisher üblicherweise anfallenden grossen- Schlamm-Mengen möglich ist.

Es wurde nun festgestellt, dass es möglich ist, ein grobkörniges kristallines Produkt mit einem geringen Wassergehalt zu erhalten, indem bei der Entfernung von Phosphat aus Wasser eine unlösliche kristalline Kalziumphosphat-Ver-bindung gebildet wird.

Gekennzeichnet ist das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen dadurch, dass aus dem die Kristallisation fördernden Material, d.h. dem Impfstoff, ein Kornfliessbett aufgebaut und durch den Wasserstrom in fliessendem Zustande gehalten wird und dass das Reagenz bzw. Reagentien derart eingebracht wird bzw. werden, dass auf dem körnigen Impfstoff eine im wesentlichen vollständige heterogene Keimbildung erzielbar ist.

Grundlage der Erfindung ist dabei die Verwendung eines Kornfliessbettes, welches die Kristallisation der Kalzium-phosphat-Verbindung bzw. -Verbindungen fördert.

Im allgemeinen kann ein Fliessbett dadurch aufgebaut werden, dass ein Flüssigkeitsstrom durch ein Bett aus Feststoffteilchen von unten nach oben geleitet wird. Dabei liegt dieses Bett zunächst fest. Wenn die Flüssigkeit mit sehr geringer Geschwindigkeit durch das Bett hindurchgeleitet wird, können sich die Feststoffteilchen nicht bewegen und das Bett bleibt fest liegen, da die Öffnungen zwischen den Bettkörnern gross genug sind, um die geringen Flüssigkeitsmengen hindurchzulassen. Eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit durch das Bett hindurch erhöht jedoch das Druckdifferential über die Höhe des Bettes. Sobald dieses Druckdifferential gleich dem Schüttgewicht des Bettes ist, ändert sich die Situation. Dann beginnt das Bett nämlich zu fliessen. Die Strömungsgeschwindigkeit, bei welcher dieses Fliessen beginnt, wird als Mindest-Fliessgeschwindigkeit Uln- bezeichnet.

Wenn die Strömungsgeschwindigkeit über diesen letztgenannten Wert ansteigt, dehnt sich das Bett zwar weiter aus, doch bleibt das Druckdifferential über die Höhe des Bettes konstant, d.h. gleich dem Schüttgewicht des Bettes. Bei Ausdehnung des Bettes steigt seine Porosität proportional an.

Schliesslich erreicht die Strömungsgeschwindigkeit derartige Werte, dass die kleinsten Teilchen im Bett nicht mehr in das Bett zurückfallen, sondern mit dem Flüssigkeitsstrom fortgetragen werden. Dann beginnt das Druckdifferential wiederum mit der Strömungsgeschwindigkeit anzusteigen. Wenn sogar die grössten Teilchen des Bettes mit dem Wasserstrom fortgetragen werden, hört das Fliessbett auf, zu existieren.

Die Geschwindigkeit, bei welcher die Teilchen vom Wasserstrom fortgetragen werden, kann annähernd berechnet werden. Es scheint daher so, dass bei einem Material mit einer Dichte von 2,6 X 103 kg/m3 und einer Wasserströmungsgeschwindigkeit von 100 m/h Teilchen mit einem Durchmesser von unter etwa 0,14 mm mit fortgerissen werden. Teilchen, welche zu gross sind, können nicht zum Fliessen gebracht werden, und zwar nicht einmal bei den in der Praxis üblichen Höchstgeschwindigkeiten. Für die Erhalt eines Fliessbettes, welches für den vorgenannten Zweck geeignet ist, sollte die Körnung zwischen 0,1 und 3 mm betragen.

In diesem Zusammenhang ist auch die Höhe des Fliessbettes von Bedeutung. Die Höhe des festliegenden Bettes, s aus welchem das Fliessbett aufgebaut wird, kann zwischen 1 m und etwa 4 m liegen. Um alle Vorteile eines Fliessbettes zu erzielen, werden vorzugsweise Oberflächen-Strömungs-geschwindigkeiten von wenigstens 30 m/h angewendet.

Wenn es auch möglich ist, das Reagenz oder die Reagen-10 tien dem Wasser zuzusetzen, bevor es in den Reaktionsbehälter eintritt, welcher das Fliessbett enthält, kann dabei doch ein lokalisierter zu stark übersättigter Zustand der Kalziumphosphat-Verbindung entstehen, wodurch die Keimbildung in der flüssigen Phase statt auf dem Impfstoff erfolgt. 15 Infolgedessen wird vorzugsweise das Reagenz oder werden die Reagentien in das Fliessbett selbst eingespritzt. Dadurch wird eine zu starke Übersättigung innerhalb des Reaktionsbehälters vermieden, da ein Teil der Kalzium- und Phosphat-Ionen augenblicklich auf dem Impfstoff kristalli-20 sieren können.

Unter gewissen Umständen kann allerdings ein das aus dem Reaktionsbehälter austretende Wasser trübender amorpher Niederschlag entstehen, wenn die gesamte für die Kristallisation erforderliche Reagentienmenge direkt am oder 25 vor dem Zufluss zum Reaktionsbehälter in das Fliessbett gegeben wird. In diesen Fällen- ist es erforderlich, nur einen Teil des Reagenz oder der Reagentien am oder vor dem Zufluss zum Reaktionsbehälter zuzusetzen, während der restliche Teil oder die restlichen Teile in die oberen Bereiche 30 oder Schichten des Fliessbettes eingespritzt werden.

Man kann auch zwei oder mehr Fliessbetten hintereinander einsetzen, wobei das Einspritzen des Reagenz stets direkt am oder vor dem Zufluss Fliessbett erfolgt.

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung 35 des Verfahrens mit einem im Betrieb senkrecht stehenden Reaktionsbehälter, welcher an der Unterseite einen Einlass für das Rohwasser sowie einen Auslass für den mit auf ihm kristallisierten Kalziumphosphat-Verbindungen besetzten körnigen Impfstoff und an der Oberseite einen Auslass für 40 das behandelte Wasser sowie einen Einlass für das Reagenz bzw. die Reagentien aufweist, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Höhen über dem Boden des Reaktionsbehälters Spritzdüsen für das Reagenz bzw. die Reagentien vorgesehen sind.

45 Wenn der Reaktionsbehälter mit Rohwasser in mehr oder weniger schwankender Zusammensetzung betrieben wird, werden zweckmässigerweise die Spritzdüsen in ihrer Höhe über dem Boden des Reaktionsbehälters einstellbar ausgebildet.

so Eine eingehende Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beliegenden Zeichnung; es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm des Druckdifferentials über einem Teilchenbett als Funktion der Strömungsgeschwindigkeit 55 durch das Bett; und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung in schematischer Darstellung.

Das Diagramm gemäss Fig. 1 zeigt die Bedingungen, welche die Entwicklung eines Fliessbettes beherrschen. Zu 60 diesem Zweck ist es erforderlich, dass die Strömungsge-

schwindgikeit durch ein Bett aus dicht übereinanderliegen-. den Körnern wenigstens so gross ist wie die Mindest-Fliessgeschwindigkeit. Bei derartigen Teilchen oder Körnern handelt es sich um solche, bei denen die gegenseitigen Kräfte 65 («interaction forces», London-Vanderwaals interaction) gegenüber dem Gewicht der Einzelteilchen oder Körner vernachlässigbar sind. Zu diesem Zweck sollten die Teilchen oder Körner eine Mindestkömung von etwa 0,1 mm haben.

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Bei den bisher bekannten Schlamm- oder Ausfällverfahren ist die Teilchengrösse wesentlich geringer, so dass bei derartigen Verfahren ein Fliessbett unmöglich ist.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren können Oberflächenwasser-Strömungsgeschwindigkeiten von 40 m/h oder darüber ohne weiteres erreicht werden, während' bei den Schlammverfahren Geschwindigkeiten von nicht mehr als 1 m/h bis einige m/h erzielbar sind.

Bei diesen Verfahren ist die Fluidisierung unmöglich, und zwar auch, da die Wechselkräfte zwischen den einzelnen Teilchen gegenüber dem Gewicht der Teilchen nicht vernachlässigbar sind.

Durch den Betrieb mit einem Fliessbett ergeben sich nachstehende Vorteile:

1. Eine Verstopfung des Bettes infolge eines Anwachsens der Körner wird aktiv vermieden,

2. die vorhandene Feststoff-Kontaktfläche ist sehr gross, so dass das gewünschte Resultat innerhalb einer kurzen Verweilzeit im Reaktionsbehälter erreicht wird, wodurch ein Reaktionsbehälter von vergleichsweise kleiner Abmessung verwendet werden kann,

3. die Körner können zu groben Körnern von einigen Millimeter anwachsen, welche fast wasserfrei sind, und

4. da die Reaktion im Fliessbett mit einer im wesentlichen vollständigen heterogenen Keimbildung erfolgt, ist keine getrennte Nachreinigung mehr erforderlich.

Die Reaktionskinetik des erfindungsgemässen Verfahrens ist so günstig, dass bei einem relativ geringen pH-Wert von 8,5-9,5 eine extrem hohe Reduzierung des Phosphatgehaltes (bis zu < 1 ppm) innerhalb einer relativ kurzen Reaktionszeit von weniger als 3 min erreicht wird.

Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil ist darin zu sehen,

dass ein körniges Produkt mit einem sehr geringen Wassergehalt von etwa 0,5% erhalten wird, für welches zahlreiche industrielle und landwirtschaftliche Anwendungen gefunden werden können.

Daher ist nicht nur das Volumen der bei dem erfindun-dungsgemässen Verfahren erzeugten Körner annähernd ein Faktor 50 niedriger als bei den bisher bekannten Verfahren, was an sich bereits im Hinblick auf die Verkaufsmöglichkeiten sehr wichtig ist, sondern auch der Zustand, in welchem das Produkt erhältlich ist (ein körniges und insbesondere trockenes Produkt im Vergleich zum Schlamm mit hohem Wassergehalt) bietet bedeutende Vorteile gegenüber den bisher bekannten Verfahren. Schliesslich ist die Reinheit des erhaltenen Produktes wesentlich grösser als bei dem Schlammverfahren, wodurch die Möglichkeiten einer praktischen Anwendung stark erhöht werden.

Alkalische Lauge wird an erster Stelle als günstiges Reagenz angesehen. Wenn nur alkalische Lauge verwendet wird, dann entstehen Kristalle einer Kalziumphosphat-Hydroxy-verbindung. Andererseits lassen sich auch Kristalle einer Kalziumphosphat-Fluoridverbindung erzeugen. Zu diesem Zweck wird der alkalischen Lauge ein Fluorid zugesetzt, beispielsweise Natriumfluorid. Dieses Fluorid kann allerdings auch getrennt in den Flüssigkeitsstrom eingespritzt werden.

Um gute Resultate zu erzielen, ist es auch wichtig, dass die chemische Zusammensetzung des Rohwassers auf vorgegebene Grenzen gebracht wird. Einerseits sollte die Lösung gegenüber dem zu erhaltenden Produkt übersättigt sein, da sonst keine Kristallisation erfolgt. Andererseits darf diese Übersättigung nicht so weit gehen, dass eine homogene Keimbildung in der flüssigen Phase neben der heterogenen Keimbildung erfolgt. Wichtige Kriterien sind hierbei:

1. Die Kalzium-Ionen-Konzentration. Im natürlichen Wasser und im Abwasser sind im allgemeinen so viel Kalzium-Ionen vorhanden, dass keine gesonderten Zusätze erforderlich sind. Trotzdem ist es manchmal erforderlich, die

Kalzium-Ionen-Konzentration zu erhöhen. Zu diesem Zweck wird gewöhnlich Kalziumoxid oder ein Kalziumsalz, z.B. CaCl2 zugesetzt.

2. Obwohl die Phosphat-Ionen-Konzentration des zu behandelnden Rohwassers ein gegebener Parameter ist, kann es erforderlich sein, diese Konzentration zu senken, um einen sauberen Prozessablauf zu erhalten. Dies lässt sich dadurch erreichen, dass von Phosphat befreites, den Reaktionsbehälter verlassendes Wasser erneut dem Zufluss zum Reaktionsbehälter wieder zugeleitet wird.

3. In allen Fällen muss der pH-Wert erhöht werden. Infolgedessen ist stets als Reagenz eine alkalische Lauge erforderlich. Es kann nötig sein, die Alkalimenge über eine Anzahl von Einspritzstellen zu verteilen, damit die Übersättigung nicht übermässig erhöht wird.

4. Die Fluorid-Ionen-Konzentration ist wichtig, wenn ein Kalziumphosphat-Fluorid-Produkt hergestellt werden soll.

5. Die Konzentration anderer Ionen wie Karbonat und Sulfat.

Das verwendete Reagenz sollte, abgestimmt auf die Zusammensetzung des zu behandelnden Rohwassers, wenigstens ein, gewöhnlich jedoch eine Kombination der folgenden Ionen enthalten:

1. Hydroxyl-Ionen,

2. Fluorid-Ionen,

3. Kalzium-Ionen.

1. Die bei dem erfindungsgemässen Verfahren zuzusetzende Alkali-Lauge kann eine Alkalimetall-Hydroxidlauge, insbesondere die leicht erhältliche Natronlauge sowie eine Alkali-Erdmetall-Lauge, insbesondere Kalkwasser, sein. Die Verwendung von Natronlauge besitzt Vorteile bei kleinen Anlagen, da die Einrichtung für ihre Erzeugung und ihre Zuteilung einfach ist. Für grosse bis sehr grosse Mengen an Wasser in grossen Anlagen bietet jedoch die Verwendung von Kalkwasser Vorteile infolge der geringen Kosten für das Kalziumoxid, wodurch die höheren Investitionen für die Herstellung und Einspritzeinrichtung ausgeglichen werden.

2. Als Quelle für Fluorid-Ionen wird in erster Stelle NaF angesehen, doch können auch andere lösliche Fluoride verwendet werden.

3. Als Quelle für Kalzium-Ionen wird neben Kalziumoxid auch Kalziumchlorid1 angesehen.

Es hat sich gezeigt, dass die Reaktionen derart schnell verlaufen, dass innerhalb weniger Minuten bei einem relativ niedrigen pH-Wert eine extrem starke Reduzierung des Phosphatgehaltes erzielbar ist. Dabei stellt sich heraus, dass überraschenderweise die Bedingungen ohne weiteres derart gewählt werden können, dass die Bildung von Kalziumkarbonat fast vollständig ausgeschlossen wird, so dass die zugesetzten Reagentien fast ausschliesslich in den gewünschten Reaktionen Verwendung finden.

Infolge des Anwachsens des kristallinen Phosphates auf den Körnern des Fliessbettes wachsen diese Körner grössen-mässig und gewichtsmässig an und das Gewicht des Bettes steigt infolgedessen an. Dadurch steigt auch die Mindest-Fliessgeschwindigkeit. Wenn diese Mindest-Fliessgeschwin-digkeit den Wert der angewendeten Strömungsgeschwindigkeit erreichen würde, würde das Fliessbett aufhören zu existieren. Infolgedessen müssen die grössten Teilchen periodisch von unten her aus dem Reaktionsbehälter entfernt werden, wobei, um die Anzahl der Feststoffteilchen oder Körner im Reaktionsbehälter mehr oder weniger konstant zu halten, in den oberen Bereich des Reaktionsbehälters frische kleine Teilchen nachgefüllt werden.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des vors

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beschriebenen Verfahrens besitzt einen Reaktionsbehälter 1 mit einem Wasserzufluss 2, einem Abfluss 3 und Zuflussleitungen 4 für das Reagenz bzw. die Reagentien. Hinter jeder Zuflussleitung 4 für das Reagenz bzw. die Reagentien ist in der Wasserzuflussleitung 2 eine Mischkammer 5 eingebaut. Das mit dem Reagenz bzw. den Reagentien vermischte Wasser tritt dürch die Leitung 6 in den Reaktionsbehälter 1 ein. Es strömt dann dürch die Verteilerplatte 7, welche unmittelbar über dem Boden 8 des Reaktionsbehälters angeordnet ist. Diese Verteilerplatte 7 dient dazu, den Wasserstrom über die gesamte Breite des Reaktionsbehälters zu verteilen, um ein homogenes Fliessbett 9 aus dem die Kristallisation fördernden Material oder Impfstoff zu erhalten.

Dieses Fliessbett 9 wird im Reaktionsbehälter aus der darin enthaltenen Körnerfüllung durch den eintretenden Wasserstrom aufrecht erhalten, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers und damit die Höhe des Fliessbettes durch den Schieber 10 in der Leitung 6 gesteuert werden kann. In den Behälterboden 8 ist ausserdem ein Kör-nerauslass 11 mit einem Schieber 12 eingebaut.

Vorzugsweise wird ein Reagenz oder werden mehrere Reagentien in den Reaktionsbehälter selbst über Reagenz-Einspritzdüsen 17 eingespritzt.

Im oberen Bereich des Reaktionsbehälters ist ein Überlauftrichter 13 angeordnet, welcher für den Abfluss des behandelten Wassers dient. Dieser Trichter mündet in die Wasserabflussleitung 3. Im Reaktionsbehälter sind mehrere Lanzen 14 und 15 für ein Reagenz oder mehrere Reagentien 4 eingebaut, welche sich in unterschiedlichen Höhen über dem Boden des Reaktionsbehälters in das Fliessbett 9 entleeren. Der Abstand zwischen den Enden der Lanzen 14 und 15 und dem Deckel 6 des Reaktionsbehälters 1 kann verändert werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung sind diese Lanzen 14 und 15 im Reaktionsbehälter fortgelassen. Gewöhnlich besitzt das aus dem Reaktionsbehälter abfliessende Wasser dann jedoch einen zu hohen Phosphatgehalt, so dass einem ersten Reaktionsbehälter ein weiterer oder mehrere weitere Reaktionsbehälter nachgeschaltet werden müssen.

Einige Beispiele sollen die Erfindung des weiteren erläutern.

Beispiel 1

In einer Vorrichtung gemäss Fig. 2 wurde Wasser mit einem Phosphorgehalt von 17,5 mg/1 mit 0,6 eq. NaOH-Lö-sung pro m3 Wasser behandelt, während ausserdem 90 mg Ca"4' pro Liter Wasser zugesetzt wurden. Die Laugenzuteilung erfolgte insgesamt am Zufluss zum Reaktionsbehälter und die Kalziumzuteüung erfolgt vor dem Zufluss zum Reaktionsbehälter. Als die Kristallisation förderndes Material wurde gerösteter und gewaschener Filtersand mit einer Körnung von 0,2-0,6 mm verwendet. Es wurde so viel Filtersand zugesetzt, dass eine Oberflächengeschwindigkeit von 30 m/h in einem Fliessbett mit einer Höhe von 3 m entstand. Der Ca4 4~-Ionengehalt des Wassers stieg nach der Zuteilung auf 124 mg/1 und der HCOs-Ionengehalt betrug 100 mg/I.

Beim fortlaufenden Betrieb sank der Phosphorgehalt des Wassers bei dieser Vorrichtung auf 2,7 mg/1 in dem den Reaktionsbehälter verlassenden Wasser. Der pH-Wert des dephosphatierten Wassers betrug 8,3, während der Ca++-Ge-halt auf 100 mg/1 gesenkt war.

Beispiel 2

5 In der gleichen Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurde Wasser mit einem Phosphorgehalt von 20 mg/1 mit 1 eq. NaOH/m3 Wasser behandelt, während ausserdem 85 mg Ca++/1 Wasser zugesetzt wurden. Die Laugenzuteilung erfolgte insgesamt in einer Höhe von 1,20 m über dem Bolo den des Reaktionsbehälters, während die Kalziumzuleitung vor dem Reaktionsbehälter erfolgte. Als Impfstoff oder die Kristallisation förderndes Material wurde das gleiche Material wie im Beispiel 1 verwendet. Das Bett hatte ebenfalls eine Höhe von 3 m bei einer Oberflächengeschwindigkeit is des Wasserstromes von 30 m/h. Nach der Zuleitung oder dem Zusatz betrug der Ca++-Ionengehalt 120 mg/1 und der HC03-Ionengehalt 100 mg/1. Auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 wurde der Phosphorgehalt bei fortlaufendem Betrieb auf 0,5 mg/1 im abfliessenden Wasser reduziert, wo-20 bei dieses Wasser einen pH-Wert von 9,2 besass. Der Ca++-Gehalt des Wassers wurde auf 88 mg/1 reduziert.

Beispiel 3

In der gleichen Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurde 25 Wasser, welches in einer Abwasser-Reinigungsanlage mit einem Gesamt-Phosphorgehalt von 15-19 mg/1 (von welchem etwa 13-17 mg/1 als Orthophosphat vorhanden war), einem Ca++-Gehalt von 40-60 mg/1 und einem HC03-Ionen-gehalt von 250 mg/1 mit 1,25 eq. NaOH/m3 Wasser be-30 handelt, während ausserdem 80 mg Kalzium pro Liter Wasser zugesetzt wurden. Die Laugenzuteilung erfolgte zu 10% in der Zuflussleitung des Wassers und zu 90% in einer Höhe von 120 m über dem Boden des Reaktionsbehälters, während die Kalziumzuteilung vor dem Reaktionsbehälter erfolg-35 te. Der Impfstoff bzw. das die Kristallisation fördernde Material war das gleiche wie im Beispiel 1 und das Verfahren wurde bei gleicher Betthöhe und gleicher Strömungsgeschwindigkeit wie im Beispiel 1 durchgeführt.

Im abfliessenden Wasser ergab sich ein auf 1,3 mg/1 re-40 duzierter Phosphorgehalt, von welchem 1,2 mg/1 als Orthophosphat vorhanden war. Der pH-Wert des abfliessenden Wassers betrug 9,2, während der Ca++-Gehalt auf 80-96 mg/1 gesenkt wurde.

45 Beispiel 4

In der gleichen Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurde Wasser, welches in einer Abwasser-Reinigungsanlage auf einen Orthophosphatgehalt von 13 mg/1 gereinigt war, mit 1.25 eq. NaOH/m3 Wasser, 40 mg/1 an Kalzium-Ionen so und 4 mg/1 an Fluorid-Ionen behandelt. Die Zuleitung der Fluorid- und der Kalzium-Ionen erfolgte in dem dem Reaktionsbehälter eingespeisten Wasser vor dem Eintritt in den Behälter, während die Laugenzuteilung zu 60% unmittelbar über der Verteilerplatte des Reaktionsbehälters und für die 55 restlichen 40% unmittelbar über der Verteilerplatte eines zweiten Reaktionsbehälters erfolgte, welcher dem ersten Reaktionsbehälter nachgeschaltet war. Der Impfstoff oder das die Kristallisation fördernde Material, die Höhe des Bettes und die Strömungsgeschwindigkeit waren in den bei-60 den Reaktionsbehältern die gleichen wie im Beispiel 1.

In dem abfliessenden Wasser ergab sich eine Reduzierung des Orthophosphat-Gehaltes auf 1,2 mg/1.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

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1. Verfahren zur chemischen Reduzierung des Phosphatgehaltes von Wasser, bei welchem wenigstens ein ein kristallines, schwer lösliches Salz bildendes Reagenz zugesetzt wird und die Flüssigkeit mit einem die Kristallisation fördernden Material oder Impfstoff in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem die Kristallisation fördernden Material, d.h. dem Impfstoff, ein Kornfliessbett aufgebaut und durch den Wasserstrom in fliessendem Zustande gehalten wird und dass das Reagenz bzw. die Rea-gentien derart eingebracht wird bzw. werden1, dass auf dem körnigen Impfstoff eine im wesentlichen vollständige heterogene Keimbildung erzielbar ist.

2. Verfahrennach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Körnung des Impfstoffes 0,1 bis 3 mm beträgt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des festliegenden Kornbettes, aus welchem das Kornfliessbett gebildet wird, 1 bis 4 m beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen-Strömungsgeschwindigkeit des Wassers etwa 30 m/h beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reagenz zumindest teilweise in das Kornfliessbett eingespritzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zuzusetzenden Reagentien auf mehrere Einspritzstellen verteilt werden, welche in verschiedenen Höhen des Kornfliessbettes angeordnet sind.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem im Betrieb senkrecht stehenden Reaktionsbehälter, welcher an der Unterseite einen Einlass für das Rohwasser sowie einen Auslass für den mit auf ihm kristallisierten Kalziumphosphatverbin-dungen besetzten körnigen Impfstoff und an der Oberseite einen Auslass für das behandelte Wasser sowie einen Einlass für das Reagenz bzw. die Reagentien aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in unterschiedlichen Höhen über dem Boden (8) des Reaktionsbehälters (1) Spritzdüsen (14; 15) für das Reagenz bzw. die Reagentien vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzdüsen (14; 15) in ihrer Höhe über dem Boden (8) des Reaktionsbehälters (1) einstellbar sind.