CN1241669C - 用于含颗粒的过滤床的杀菌和净化的冲洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于灭菌和净化冲洗循环或线型水处理装置中含颗粒的过滤床的方法。该方法的特征在于，使含氯氧化物和/或含卤素和/或含过氧化物的水溶液与颗粒状过滤床中的沉积物作用，然后用水或含水介质冲洗去除上述过程条件下产生的反应产物以及残留的氯氧化物或卤素或过氧化物。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于循环水处理装置或线型水处理装置中含颗粒的过滤床的杀菌和净化的冲洗方法。
背景技术
在循环水处理装置或线型水处理装置的水处理过程中水的过滤是一个重要的和基本的方法步骤。在此，首先要将未经过滤的水中的固体物质用过滤床过滤掉。过滤床通常由如砂砾、沙子、硅土、沸石或含碳材料构成，在过滤床中或过滤床之间固体物质或凝聚成团块的物质被过滤掉。这种装置必需定期对过滤床进行净化清洗。在此通常用水以在过滤过程中所要过滤的水的流动方向相反的方向抽入通过过滤床而进行清洗，但不是对所有的系统进行清洗。人们将这过程称作为冲洗或过滤床冲洗。空气以及水-空气-水混合物，也可以单独地或互相联合地用于冲洗。
除了形成有机或无机物的沉积外，随着过滤床工作时间的增加，常常有微生物污染过滤材料，在此微生物甚至可以是致病的细菌。试验已经表明，大约80-90％的过滤材料，特别是在过滤材料层的下部区域，有大量的细菌和生物沉积物(生物膜)。除了过滤材料外，滤液室表面以及过滤器喷嘴和冲洗水贮水池的壁上也都有细菌和生物沉积物。由此可引起例如在游泳池和浴盆水中严重的卫生学问题，这就是说虽然此时洗浴者只是直接与浴水接触，但是存在过滤器被微生物污染的严重风险，因为例如在浴水的灭菌能力突然下降的时侯，从受侵袭的过滤器中流出的大量的细菌可在很短的时间内进入浴水中。
DE-A-32 33 857描述了一种用于清洗净化过滤器件的方法和装置，其中应用了水和一种经过预加压的气体的混合物。在可能的情况下，混合物中的气体中可加入润湿剂，以降低水的表面张力，这样就能得到均匀的冲洗剂混合物。
DE-32 29 219描述了表面活性物质作为用于冲洗浴盆水、饮用水和废水处理装置中含颗粒的且可冲洗的水处理用过滤床的冲洗剂。然而用这种方法对固体沉积物清洗效果不是很好，特别对于被微生物和生物沉积物污染了的过滤器的清洗效果是很差的。此外必须用高浓度的表面活性物质，这要导致高的成本和大量的废水。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种避免上述缺点的方法。具体而言，根据本发明的方法除了应对过滤床中的有机和无机固体沉积物具有高的清洗作用外，还应能够有效去除整个过滤器上的微生物和生物沉积污染，同时是低成本的以及只产生少量的废水。
根据本发明，该目的将如下解决：使氯氧化物和/或含卤素和/或含过氧化物的水溶液作用于颗粒状过滤床中的沉积物，然后用水或含水介质冲洗去除上述过程条件下产生的反应产物以及残留的氯氧化物或卤素或过氧化物。
根据本发明的方法的重要特征是如下的二个步骤。在第一个步骤中，用氯氧化物和/或含卤素和/或含过氧化物的水溶液注入过滤器，接着使这些溶液与过滤材料作用。然后在第二个步骤中用水或含水介质冲洗过滤器。
根据本发明的方法特别适用于循环水处理装置，如游泳池循环水、冷却水循环水、工业用水循环水的处理装置，以及线型水处理装置，如饮用水和废水处理装置。
具体实施方式
已经证实，氯氧化物和/或含卤素的和/或含过氧化物的水溶液与颗粒状过滤床上的沉积物作用约1-3小时是最优选的。在特定条件下，更短的时间就足够了或需要更长的时间。
不仅出于作用效果而且出于可使用性的原因，氯氧化物都是特别优选的，所以在根据本发明的方法中使用的含氯氧化物的溶液优选是含氯氧化物的水溶液。试验表明，氯氧化物的氧化性能使根据本发明的方法具有高的作用效果。由于氯氧化物是一种化学不稳定的和难以操作的物质，所以大部分氯氧化物最好是在溶液中不以游离的形态存在，而是以一种化学物种的结合形态存在，从这种物质可持续不断地制备出氯氧化物。一种这样的物质是四氯十氧络合二价阴离子[Cl4O10]2-，该物质在文献中编号为ELINCS-Nr.420-970-2。四氯十氧络合二价阴离子与氯氧化物等重量存在，所以四氯十氧络合二价阴离子的溶液总是含有确定量的氯氧化物，氯氧化物在使用时被制备出来。
所以在优选的实施方案中，在氯氧化物水溶液中有四氯十氧络合二价阴离子[Cl4O10]2-。
含四氯十氧络合二价阴离子和二氧化氯的溶液可如下有利地得到：制备pH值≤3且具有稳定的过氧化合物的含有硫酸根离子的水溶液，接着该溶液与亚氯酸盐碱性水溶液混合。含有硫酸根离子的水溶液优选与一定量的稳定的过氧化合物反应，使得在最终产物中过氧化合物的浓度大约为0.001-0.01mol。试验已经证明下述步骤是特别优越的，即、含有硫酸根离子的水溶液与稳定的过氧化合物反应，接着该溶液与一定量的亚氯酸盐碱性水溶液混合，并且将pH值调节到7.0以上，特别是调节到7.5-8.0，
根据过滤器的污染和/或细菌污染的程度，本发明的方法可应用不同浓度的含上述四氯十氧络合二价阴离子和二氧化氯的溶液。优选的实施方案为，以一定浓度的这种溶液与颗粒状过滤床上的沉积物发生作用，其相应于亚氯酸盐的起始浓度为约5-20mmol/l。
试验已经证实，过氧化氢、过硫酸盐、过碳酸盐、过硼酸盐或者碱金属或碱土金属等无机过氧化合物用作过氧化合物是特别有利的。碱金属亚氯酸盐或碱土金属亚氯酸盐优选用作亚氯酸盐。当把含硫酸根离子的水溶液的pH值调节到≤1时，那么就能得到特别好的结果。
如果所用的起始水溶液只显示很小的碳酸盐硬度或是由软化水制备的，那么在惰性气体气氛下工作是有利的，因为如果没有保护气体层，在少量的蒸发出来的二氧化氯和空气之间要形成爆炸性的空气/二氧化氯混合物。在空气与二氧化氯的比例为约10∶1时，空气/二氧化氯混合物中的二氧化氯有爆炸性分解成氯和氧的倾向。对于中等或高的碳酸盐硬度(＞约7度或＞约1.3mmol/l碳酸盐硬度)的水起始溶液，一般没必要加入惰性气体，因为其能形成一种二氧化碳保护气体层。所以为了制备含硫酸根离子的水溶液，该水溶液可被用来制备含四氯十氧络合二价阴离子和二氧化氯的溶液，优选使用矿化水。
含四氯十氧络合二价阴离子和二氧化氯的溶液优选含有水溶性的磷酸盐，因为如果成品溶液中有少量的水溶性磷酸盐，例如偏聚磷酸钠，那么过氧化合物的量就能下降。
根据本发明的方法适用于在循环和线型水处理装置中不同类型的含颗粒的过滤床的灭菌和清洗冲洗。对于过滤床的种类、大小和结构没有原则上的限制。含颗粒的过滤床优选是一层/多层过滤器，其含有由石英、砂砾和/或沙子和/或多孔的过滤材料，如硅土、沸石和/或含碳材料，如活性炭、褐煤和Antrazithkohle构成的过滤材料。假如在第二个步骤中要特别彻底地去除氯和/或二氧化氯，那么可以在用水冲洗的地方应用硫代硫酸盐(例如硫代硫酸钠)水溶液冲洗。在此优选每克氯用约5.3g的硫代硫酸盐，而每克二氧化氯用约3.0g的硫代硫酸盐。
总而言之，可以确定根据本发明的方法使得循环水处理装置和线型水处理装置中含颗粒的过滤床的灭菌和净化冲洗成为可能，该方法与现有技术相比得到了更好的结果。因此，对固体的有机和无机沉积物的清洗效果有显著的提高。特别突出的优点是对于由于微生物和生物沉积(生物膜)产生的污染的清洗效果。在此，现有技术所描述的清洗方法仅显示出弱的清洗效果。试验已经令人惊奇地显示，根据本发明的方法不仅很大程度地去除由微生物和生物沉积所侵袭了的要处理的过滤床上的污染，而且特别对于多孔的过滤器材料能达到强烈的预防性效果。这可能是由于以下原因：通过消灭所有的病原菌并且同时清除掉所有的可以促进微生物生长的污染物，其例如作为微生物的营养源，由于清除掉了污染物，所以在这种处理后可在较长时间内阻止微生物的扩散。因此，根据本发明的方法被视为并作为预防措施。当然根据本发明的方法也适合作为过滤器材料的“灭菌”的“紧急措施”。此外，根据本发明的方法成本很低，并且不产生大量的废水。
下面用一些实施例来更清楚地解释本发明。
实施例1：含四氯十氧络合二价阴离子和二氧化氯的溶液的制备
在1升pH值为0.5的含硫酸盐的水(碳酸盐硬度：18度或3.2mmol/l)中加入0.5g 30重量％的过氧化氢溶液。在搅拌下将0.9升市售的亚氯酸钠溶液(约300g亚氯酸钠/升)加入到上述溶液中。在此溶液为棕色，随着稳定化反应后pH值超过7时溶液转变成亮绿色。此时溶液的pH值为7.5。
实施例2：根据本发明的方法用具有碳材料的多层过滤器处理净化游泳池水和浴盆水
本实施例所用的过滤器为一种用于净化露天游泳池和室内游泳池区域内的池水的典型过滤器。这种过滤器具有下列特性值：
高： 2.5m
直径： 2.1m
过滤床的体积： 5.2m3
过滤器外壳材料： 玻璃纤维加强的塑料
过滤器中所填的过滤材料： 4个颗粒向上逐渐变小的石英砂层
以及由颗粒状碳材构成的最上层
根据本发明的冲洗方法在上述的过滤器中如下应用：
首先过滤器常规地用水冲洗，接着将过滤器容器中的水倒空。接着将6.7升在实施例1中描述的含四氯十氧络合二价阴离子和二氧化氯的溶液用一配料泵从底部开始加入到过滤器中。于是过滤器从底部完全被水所注满。过滤器完全注满后，作用1.5小时。作用完以后，用水冲洗过滤器约10分钟，冲洗水流的速度为约40m/h。
Claims (14)
1、一种用于灭菌和净化冲洗循环或线型水处理装置中含颗粒的过滤床的方法，其特征在于，在过滤器中注入含氯氧化物和/或含卤素和/或含过氧化物的水溶液，使该水溶液与颗粒状过滤床中的沉积物作用1至3小时，然后用水或含水介质冲洗去除上述过程条件下产生的反应产物以及残留的氯氧化物或卤素或过氧化物，其中所述含颗粒的过滤床是一层/多层过滤床，而且过滤材料是石英、砂砾和/或沙子和/或多孔的过滤材料和/或含碳材料。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于，所述多孔的过滤材料是硅土和/或沸石，而所述含碳材料是活性炭、褐煤和/或无烟煤。
3、根据权利要求1的方法，其特征在于，含氯氧化物的水溶液为含二氧化氯的水溶液。
4、根据权利要求3的方法，其特征在于，在含二氧化氯的水溶液中有四氯十氧络合二价阴离子[Cl4O10]2-。
5、根据权利要求3的方法，其特征在于，pH值≤3且含硫酸根离子的水溶液与其中稳定的过氧化合物反应，接着该溶液与亚氯酸盐的碱水溶液混合，由此可得到含二氧化氯的水溶液。
6、根据权利要求5的方法，其特征在于，含硫酸根离子的水溶液与稳定的过氧化物反应，该过氧化物的量使得在最终产物中过氧化物的浓度为0.001-0.01mol。
7、根据权利要求5的方法，其特征在于，含硫酸根离子的水溶液与其中稳定的过氧化合物反应，接着该溶液与一定量的亚氯酸盐的碱水溶液混合，而且调节pH值在7.0以上。
8、根据权利要求7的方法，其特征在于，pH值被调节在7.5-8.0之间。
9、根据权利要求5的方法，其特征在于，含二氧化氯的水溶液以相应于亚氯酸盐的起始浓度为5-20mmol/l的浓度与颗粒状过滤床中的沉积物作用。
10、根据权利要求5-9之一的方法，其特征在于，过氧化氢、过硫酸盐、过碳酸盐、过硼酸盐或者碱金属或碱土金属的过氧化合物用作过氧化合物。
11、根据权利要求5-9之一的方法，其特征在于，碱金属和/或碱土金属亚氯酸盐用作亚氯酸盐。
12、根据权利要求5的方法，其特征在于，含硫酸根离子的水溶液的pH值≤1。
13、根据权利要求5-9之一的方法，其特征在于，用矿化水制备含硫酸根离子的水溶液。
14、根据权利要求5-9之一的方法，其特征在于，含二氧化氯的水溶液含有水溶性磷酸盐。
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