Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung von unerwünschtem Bewuchs und/oder zum Abtöten unerwünschter Kleinlebewesen in Leitungen und Anlageteilen von Anlagen zur Aufbereitung von Oberflächenwässern mit Hilfe von chemischen Desinfektionsmitteln, und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Verwendung von Oberflächenwässern, wie z.B. Seewasser, zur Brauch- und/oder Trinkwasseraufbereitung tritt das Problem unerwünschten Bewuchses, vor allem in den Transportleitungen des Rohwassers bis zur Wasseraufbereitungsanlage auf, wobei hier insbesondere die Wandermuschel als hauptsächliches Gefahrenpotential für die Wasseraufbereitungsanlage und ihre Leitungssysteme gilt. Um die Larven dieser Muschel und andere Kleinlebewesen abzutöten, ist es bisher üblich, eine Vorchlorierung schon an der Fassungsstelle des Rohwassers vorzunehmen.
Bei Oberflächengewässern mit einem relativ hohen Gehalt an gelöstem organischem Kohlenstoff entstehen nun aber durch das nicht selektiv wirkende Chlor (Cl) oder auch Chlordioxid (ClO2) chlorierte organische Kohlenstoffverbindungen, die unter anderem aus Toxizitätsgründen höchst unerwünscht sind. Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile bisheriger Verfahren zum Schutz der Leitungen und Anlagenteile bei Anlagen der genannten Art zu vermeiden. Diese Aufgabe wird bei dem neuen Verfahren dadurch gelöst, dass ein aus dem Wasserstrom innerhalb der Anlage abgezweigter Teilstrom, der Ozon in gelöster Form enthält, in das Leitungssystem der Anlage eintretende Rohwasser zurückgeführt wird; eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Abzweigleitung aus der Anlage an den Rohwassereintritt der Saugleitung führt.
Die Entnahme eines Teilstromes aus dem Wasserstrom der Anlage nach dem Vermischen des ozonhaltigen Teilstroms mit dem Hauptwasserstrom der Anlage verhindert, dass in dem Ansaugsystem für den Ozon in gelöster Form transportierenden Teilstrom selbst ein Bewuchs stattfindet. Weiterhin ist die abtötende Wirkung des Ozons auf Kleinlebewesen nur für den Ozonanteil gegeben, der im Wasser gelöst ist. Da andererseits ungelöstes Ozon stark korrosiv und in den Pumpen der Anlage darüber hinaus infolge von Kavitationen erosiv wirkt, ist es vorteilhaft, wenn ein nicht gelöster Überschuss an Ozon aus dem Teilstrom entfernt wird, bevor er zurückgeführt wird.
Weiterhin sind die für die Abtötung der Lebewesen benötigten Mengen an gelöstem Ozon sehr gering, so dass - trotz der relativ geringen Löslichkeit von Ozon in Wasser - relativ geringe Konzentrationen, die von der Sättigungskonzentration weit entfernt sind, für die Lösung der gestellten Aufgabe ausreichen.
Der Ozon an den Rohwassereintritt transportierenden Teilstrom kann dabei unter Umständen einer in der Anlage bereits vorhandenen Ozonisierungseinrichtung entnommen werden, wenn der an der Abzweigestelle herrschende Anlagendruck ausreicht, den Teilstrom an den Rohwassereintritt zurückzuführen, der sehr häufig mehrere Meter unter dem Seewasserspiegel liegt. Um die zugeführte Ozonmenge steuern zu können, ist es bei einer derartigen Anlage vorteilhaft, wenn in der Abzweigleitung eine Durchflussmengenregelung vorgesehen ist.
Grössere Möglichkeiten, die in den Rohwassereintritt eingespeiste Menge an gelöstem Ozon zu variieren, ergeben sich jedoch, wenn Ozon über eine von anderen Ozoneintragsvorrichtungen der Anlage unabhängige Begasungseinrichtung erst in den Teilstrom eingetragen wird; bei einer dazu geeigneten Anlage ist es zweckmässig, wenn in der Abzweigleitung eine Begasungsvorrichtung vorgesehen ist, die vorteilhafterweise eine Blasensäule sein kann und an einen Ozonerzeuger angeschlossen ist. Besonders bei "tief" gelegenen Rohwassereintritten ist es schliesslich sinnvoll - bei unabhängiger Begasung des Teilstroms -, wenn der Teilstrom von einer eigenen, unabhängigen Fördereinrichtung an den Ort der Wasserfassung zurückgeführt wird, wofür in der Abzweigleitung eine Fördereinrichtung vorgesehen sein kann.
Bei Anlagen mit unabhängiger Begasung des Teilstroms kann die Menge an gelöstem Ozon auf zweifache Weise variiert werden: Einmal durch Änderung der Ozon-Konzentration in dem Teilstrom und zum anderen durch Änderungen der durch den Teilstrom zurückgeführten Wassermenge.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 stellt schematisch den für die Durchführung des neuen Verfahrens relevanten Teil einer Seewasseraufbereitungsanlage dar, in der eine Ozonisierung des Hauptstromes erfolgt;
Fig. 2 zeigt in gleicher Weise Anlageteile einer Anlage, bei der der Teilstrom unabhängig von einer Ozonisierung des Hauptstromes ozonisiert wird.
Der mit einem Saugkorb 1 abgeschlossene Rohwassereintritt 2 für die Anlage zur Aufbereitung von Seewasser zu Brauch- und/oder Trinkwasser liegt mehrere Meter unter dem Wasserspiegel 3 eines Sees 4. Eine Rohwasserpumpe 5, die von einem Motor 6 angetrieben ist, fördert Rohwasser aus dem See 4 über eine Leitung 7 in einen rückspülbaren Filter 8, der ein Zweischichtfilterbett 9 aus körnigen Filtermaterialien enthält. Neben der Leitung 7 entspringen dem bzw. münden in den als Stahltank ausgeführten Filter 8 eine Spülwasser- und eine Spülluftleitung 10 bzw. 11, eine Entgasungsleitung 12, eine Schlammwasserleitung 13 und eine "Reinwasser"-Leitung 14. Die Leitung 14 führt in eine Begasungseinrichtung 15, die bei der vorliegenden Anlage als Blasensäule ausgeführt ist und der Ozonisierung des Hauptstromes dient.
Sie ist daher an einen Ozonerzeuger 16 über eine Leitung 17 angeschlossen; in dem Ozonerzeuger 16 wird ein Ozon/Luft- oder Ozon/Sauerstoff-Gemisch erzeugt, was etwa 3 bzw. 6 Vol.-% Ozon enthält. Das entsprechend dem Bedarf der Aufbereitungsanlage mit gelöstem Ozon beladene Wasser des Hauptstromes fliesst über eine Leitung 18 weiteren, nicht dargestellten Teilen der Anlage zu.
Nicht gelöstes überschüssiges Ozon entweicht aus der Blasensäule 15 über eine Entgasungsleitung 19, die in einer Einrichtung 20 zur Vernichtung gasförmigen Restozons, beispielsweise ein Aktivkohlefilter, endet.
Zur Durchführung des neuen Verfahrens führt aus der Begasungseinrichtung 15 eine Abzweigleitung 21 zurück in den Rohwassereintritt 2 an der Entnahmestelle des Wassers aus dem See 4. Durch diese Leitung wird der ozonhaltige Teilstrom zurückgeführt, in den Rohwassereintritt 2 eingespeist und mit dem aus dem See angesaugten Rohwasser vermischt. Die zurückgeführte Ozonmenge wird dabei so geregelt bzw. eingestellt, dass die Mischung aus Rohwasser und zurückgeführtem ozonhaltigem Wasser eine für die Abtötung der Kleinlebewesen ausreichende Ozonkonzentration von beispielsweise 0,3 bis 0,5 mg pro Liter (1) Mischwasser enthält.
Da die Ozonkonzentration in dem zurückgeführten Teilstrom bei der vorstehend beschriebenen Anlage durch den Ozonbedarf des Hauptstromes festgelegt ist, erfolgt die "Einstellung" der zurückgeführten Ozonmenge in diesem Fall über eine Steuerung des Mengenflusses in dem zurückgeführten Teilstrom. Zu diesem Zweck enthält die Abzweigleitung 21 einen Durchflussmesser 22 für eine Mengenmessung im Teilstrom; der Durchflussmesser 22 steuert ein stromabwärts gelegenes Drosselorgan 23 mit Hilfe eines Stellmotors 24.
Wie bereits erwähnt, wird der in der Leitung 21 für eine Rückführung des Teilstromes notwendige Förderdruck durch das Druckniveau der Anlage an der Abzweigstelle der Leitung 21 zur Verfügung gestellt.
Die Anlage nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass bei ihr eine von anderen Ozoneintragungen unabhängige Ozonisierung des Teilstromes erfolgt, weil beispielsweise die hydraulischen Verhältnisse am Begaser 15 für den Hauptstrom nicht für eine Rückführung des Teilstromes geeignet sind.
Dieser wird dabei mit Hilfe einer eigenen, von einem Motor 32 angetriebenen Förderpumpe 30 aus der Rohwasserzuführleitung 7 der Anlage über eine Abzweigleitung 31 entnommen und einer, in diesem Falle zusätzlichen Blasensäule 25 als Begasungseinrichtung zurückgeführt. Diese ist darüber hinaus einerseits über eine Leitung 27 mit dem Ozonerzeuger 16 und über eine Leitung 29 mit der Anordnung 20 zur Vernichtung des gasförmigen Restozons verbunden. Der mit gelöstem Ozon beladene Teilstrom gelangt wiederum durch die Leitung 21 zurück an den Rohwassereintritt 2.
Für die Variation der in das Rohwasser eingeleiteten Menge an gelöstem Ozon stehen hier zwei Möglichkeiten zur Verfügung: Zum einen kann die vom Durchflussmesser 22 gemessene Menge des zurückgeführten Teilstromes geändert werden, indem beispielsweise Signale des Durchflussmessers 22 auf die Pumpe 30 bzw. ihren Antrieb 32 einwirken; zum anderen ist es möglich, im Teilstrom die Menge an gelöstem Ozon, die im allgemeinen relativ weit von der Sättigungskonzentration entfernt ist, völlig unabhängig nach den Bedürfnissen der Keimabtötung zu variieren, was beispielsweise durch die Regulierung der Menge des Ozon/Luft- bzw. Ozon/Sauerstoffgemisches, welches der Blasensäule zugeführt wird, möglich ist.
In beiden Figuren sind Absperrorgane, Entgasungs-Regel- und Rückschlagventile usw., soweit sie nicht unmittelbar für die Durchführung des neuen Verfahrens benötigt werden, nicht dargestellt worden.
The invention relates to a method for preventing unwanted growth and / or for killing unwanted small organisms in lines and system parts of systems for treating surface water with the aid of chemical disinfectants, and a system for carrying out the method.
When using surface water, e.g. The problem of undesirable growth occurs in seawater, for processing and / or drinking water treatment, especially in the transport lines of the raw water to the water treatment plant, with the mussel in particular being the main hazard potential for the water treatment plant and its piping systems. In order to kill the larvae of this mussel and other small organisms, it has so far been customary to pre-chlorinate the raw water.
In surface waters with a relatively high content of dissolved organic carbon, however, chlorine (Cl) or chlorine dioxide (ClO2) chlorinated organic carbon compounds are formed due to the non-selective effect of chlorine. The object of the invention is to avoid the disadvantages of previous methods for protecting the lines and system parts in systems of the type mentioned. This object is achieved in the new process in that a partial stream which is branched off from the water stream within the plant and contains ozone in dissolved form is fed back into the raw water entering the piping system of the plant; A system for carrying out the method is characterized in that a branch line leads from the system to the raw water inlet of the suction line.
The removal of a partial flow from the water flow of the plant after the mixing of the ozone-containing partial flow with the main water flow of the plant prevents the vegetation itself from growing in the suction system for the partial flow transporting the ozone in dissolved form. Furthermore, the killing effect of ozone on small organisms is only given for the ozone fraction that is dissolved in the water. On the other hand, since undissolved ozone is highly corrosive and also erosive in the pumps of the system due to cavitation, it is advantageous if an undissolved excess of ozone is removed from the partial stream before it is returned.
Furthermore, the amounts of dissolved ozone required to kill the living organisms are very small, so that - despite the relatively low solubility of ozone in water - relatively low concentrations, which are far from the saturation concentration, are sufficient to solve the task.
The partial flow transporting the ozone to the raw water inlet can be removed from an existing ozonization facility if the system pressure at the branch point is sufficient to return the partial flow to the raw water inlet, which is very often several meters below the sea water level. In order to be able to control the amount of ozone supplied, it is advantageous in such a system if a flow rate control is provided in the branch line.
However, there are greater possibilities of varying the amount of dissolved ozone fed into the raw water inlet if ozone is first introduced into the partial stream via a gassing device which is independent of other ozone introduction devices in the system; In a system suitable for this purpose, it is expedient if a gassing device is provided in the branch line, which can advantageously be a bubble column and is connected to an ozone generator. In the case of "deep" raw water inlets in particular, it finally makes sense - with independent gassing of the partial flow - if the partial flow is returned to the location of the water intake by a separate, independent conveying device, for which purpose a conveying device can be provided in the branch line.
In plants with independent gassing of the partial stream, the amount of dissolved ozone can be varied in two ways: firstly by changing the ozone concentration in the partial stream and secondly by changing the amount of water returned by the partial stream.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments in conjunction with the drawing.
1 shows schematically the part of a seawater treatment plant which is relevant for the implementation of the new method and in which the main stream is ozonized;
Fig. 2 shows in the same way plant parts of a plant in which the partial stream is ozonized independently of ozonization of the main stream.
The raw water inlet 2, which is closed off with a suction basket 1, for the system for treating seawater to process and / or drinking water lies several meters below the water level 3 of a lake 4. A raw water pump 5, which is driven by a motor 6, conveys raw water from the lake 4 via a line 7 into a backwashable filter 8, which contains a two-layer filter bed 9 made of granular filter materials. In addition to line 7, a rinsing water and rinsing air line 10 or 11, a degassing line 12, a sludge water line 13 and a “pure water” line 14 arise or flow into the filter 8 designed as a steel tank. Line 14 leads to a gassing device 15, which is designed as a bubble column in the present system and is used for ozonization of the main stream.
It is therefore connected to an ozone generator 16 via a line 17; an ozone / air or ozone / oxygen mixture is generated in the ozone generator 16, which contains about 3 or 6 vol.% ozone. The water of the main stream laden with dissolved ozone in accordance with the requirements of the treatment plant flows through a line 18 to further parts of the plant, not shown.
Undissolved excess ozone escapes from the bubble column 15 via a degassing line 19, which ends in a device 20 for the destruction of gaseous residual ozone, for example an activated carbon filter.
To carry out the new method, a branch line 21 leads from the gassing device 15 back into the raw water inlet 2 at the point of withdrawal of the water from the lake 4. Through this line, the ozone-containing partial stream is returned, fed into the raw water inlet 2 and with the raw water drawn in from the lake mixed. The amount of ozone returned is regulated or adjusted in such a way that the mixture of raw water and returned ozone-containing water contains an ozone concentration of, for example, 0.3 to 0.5 mg per liter (1) of mixed water which is sufficient to kill the small organisms.
Since the ozone concentration in the recirculated partial stream in the system described above is determined by the ozone requirement of the main stream, the "adjustment" of the recirculated ozone quantity in this case takes place via a control of the volume flow in the recirculated partial stream. For this purpose, the branch line 21 contains a flow meter 22 for a quantity measurement in the partial flow; the flow meter 22 controls a throttle member 23 located downstream by means of a servomotor 24.
As already mentioned, the delivery pressure required in line 21 for returning the partial flow is made available by the pressure level of the system at the branching point of line 21.
The system according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that the partial flow is independent of other ozone inputs because, for example, the hydraulic conditions at the gasifier 15 for the main flow are not suitable for recycling the partial flow.
This is removed with the aid of its own feed pump 30, driven by a motor 32, from the raw water supply line 7 of the system via a branch line 31 and returned, in this case an additional bubble column 25, as a gassing device. This is also connected on the one hand via a line 27 to the ozone generator 16 and via a line 29 to the arrangement 20 for the destruction of the gaseous residual ozone. The partial stream loaded with dissolved ozone in turn passes through line 21 back to the raw water inlet 2.
There are two options for varying the amount of dissolved ozone introduced into the raw water: First, the amount of the partial flow returned, as measured by the flow meter 22, can be changed, for example, by signals from the flow meter 22 acting on the pump 30 or its drive 32 ; on the other hand, it is possible to vary the amount of dissolved ozone in the partial flow, which is generally relatively far from the saturation concentration, completely independently according to the needs of germ killing, for example by regulating the amount of ozone / air or ozone / Oxygen mixture, which is fed to the bladder column, is possible.
Shut-off devices, degassing regulating and non-return valves etc., as far as they are not directly required for the implementation of the new method, have not been shown in both figures.