DD248792A1 - Verfahren zur entmanganung von grund- und oberflaechenwasser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entmanganung von Grund- und Oberflaechenwasser in der Einarbeitungsphase von Filtern mit losem Filtermaterial. Das Ziel der Erfindung besteht darin, dass auf den Einsatz von teuren Chemikalien verzichtet wird und bereits waehrend der Einarbeitungsphase vollstaendige Aufbereitungseffekte erzielt werden. Die Aufgabe der Erfindung, auf die bei der bisherigen Entmanganung erforderlichen Flockungs- und Oxidationsmittel zu verzichten und durch den Einsatz von wiederentfernbaren Zuschlagstoffen bereits waehrend der Einarbeitung der Filter eine vollstaendige Entmanganung zu erreichen, wird dadurch geloest, dass das Rohwasser mit einem Tonmineral in Kontakt gebracht wird, das in waessriger Suspension unter Ruehren ohne Erwaermung mittels Zugabe von Natrium- oder Kaliumionen, vorzugsweise in Form von Natronlauge, Kalilauge, Natriumkarbonat oder Kaliumkarbonat oder eines Gemisches dieser Substanzen aktiviert wird und das Tonmineral durch Filtration abgetrennt wird. Ein p H-Wert im Bereich des Kalk-Kohlensaeure-Gleichgewichtes ist vorteilhaft. Zur besseren Abtrennung des Tonminerals wird ein Polyelektrolyt zudosiert.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von manganhaltigem Grund- und Oberflächenwasser. Vorzugsweise w'wd es zur Entmanganung von Trinkwasser mittels Schnellfiltration, besonders in der Einarbeitungsphase angewendet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Entmanganung von Wässern (Grund- oder Oberflächenwässer) wird seit Jahren erfolgreich betrieben. Je nach Rohwasserbeschaffenheit kommen vorzugsweise folgende Verfahrensstufen zum Einsatz:

— Grobaufbereitung mittels Flockung/Sedimentation und anschließender Filtration

— Flockungsfiltration, d. h. Filtration nach Dosierung von Flockungsmitteln in den Filterzulauf

— Autokatalytische Entmanganung über entsprechend eingearbeitetes Filtermaterial

Die Grobaufbereitung mit nachfolgender Filtration wird betrieben, wenn der Mangangehalt des Rohwassers so hoch ist, daß in einer Aufbereitungsstufe keine zufriedenstellende Entmanganung erfolgt bzw. wenn gleichzeitig noch andere Wasserinhaltsstoffe zu entfernen sind (z.B. organische Substanzen, mineralische Bestandteile, Plankton). Die Entmanganung durch Flockungsfiltration erfolgt vorrangig zur Aufbereitung mäßig belasteter bzw. sich in der Mangankonzentration oft ändernder Roh wasser (z. B. Ta !sperren wasser). Als Flockungschem[kalien kommen dabei zum Einsatz:

— Kalkhydrat zur pH-Wert-Erhöhung aufwerte, die meist über dem Kalk-Kohlesäure-Gleichgewicht liegen

— Oxydationsmittel (z.B. KMnO₄, Chlor, Ozon)

— bei Bedarf: Metallsalzflockungsmittel, organische Hochpolymere, A-Kohle-Pulver In bestimmten Zeiten ist somit die Dosierung von 5 Chemikalien erforderlich.

Die Entmanganung über katalytisch wirkendes Filtermaterial ist eine einfache Lösung, bei der neben geringen Betriebskosten auch niedrigere Manganwerte im Reinwasser erreicht werden

Schwierigkeiten entstehen bei der autokatalytischen Entmanganung

— in der Einarbeitungsphase, wo noch kein katalytisch wirkendes Filtermaterial vorhanden ist,

— durch die Zugabe von Oxydationsmitteln, da diese die Einarbeitung bzw. der autokatalytischen Entmanganung entgegenwirken, (Aufgrund der oft Jahre dauernden Einarbeitungsphase, verbunden mit einer geringen Filterbelastung und unzureichenden Aufbereitungseffekten wird die Zugabe von Oxydationsmitteln praktiziert, obwohl damit eine Verlängerung der Einarbeitungszeit Verbunden ist.)

— bei stark schwankenden Mangankonzentrationen in Talsperrenwässern zu Zeiten der Vollzirkulation,

— bei der Erhöhung des pH-Wertes über das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht hinaus, da es zum Verbacken des Filtermaterials und Inaktivierung der Entmanganungshülle am Filterkorn durch Bildung einer Sekundärschicht führen kann.

Durch die aus dem Stand d.T. bekannten Verfahren zur Eliminierung von Schwermetallerl mit Hilfe von Tonmineralien werden keine (WP 124867) bzw. nur sehr geringe (DE 32 05717) Entmanganungseffekte erzielt.

Zur Entmanganung von Trinkwasser wurden Tonmineralien bisher nicht eingesetzt. Aufgrund der geringen Mn-Konzentration ist im Trinkwasser auch nicht zwangsläufig mit guten Eliminierungseffekten zu rechnen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bereits während der Einarbeitungsphase sowie bei der laufenden autokatalytischen Entmanganung einen vollständigen Aufbereitungseffekt zu erreichen, ohne die Einarbeitungsphase zu behindern sowie bei Überlastung der Anlage durch erhöhten Rohwassermangapgehalt die Filtratqualität beizubehalten. Dabei soll auf den Einsatz von teuren Chemikalien verzichtet werden.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf die bei der bisherigen Entmanganung erforderlichen Flockungs- und Oxidationsmittel (KMnO₄, AI₂(SO₄I₃) zu verzichten und wiederentfernbare Zuschlagstoffe einzusetzen, die ein Verbacken des Filtermaterials und eine Inaktivierung der Entmanganungshülle am Filterkorn durch Bildung einer Sekundärschicht weitestgehend vermeiden und wodurch bereits während der Einarbeitung der Filter vollständige Entmanganungseffekte erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine zusätzliche Entmanganung dadurch erzielt wird, daß dem Rohwasser vor dem Filter Tonmineralien zudosiert werden, die in wäßriger Suspension unter Rühren ohne eine Temperaturveränderung (bei Raumtemperatur) mittels Zugabe von Natrium- oder Kaliumionen in Form von Natronlauge, Kalilauge, Natriumkarbonat oder Kaliumkarbonat oder eines Gemisches dieser Substanzen aktiviert werden. AbweichendvomStandderTechnikkannderzurEntmanganungerforderlichepH-WertvonpH = 9 (8,7-9,3) auf pH = 8(7,9-8,3) gesenkt werden.

Die Abtrennung des zudosierten Tonminerals erfolgt durch Filtration und kann durch Zugabe eines Polyelektrolyten (z. B. Polyacrylamid) begünstigt werden. Der Austrag des Mn-beladenen Tonminerals erfolgt durch Rückspülung. Durch die Tonmineraldosierung in der Einarbeitungsphase kann die Trinkwasseraufbereitungsanlage mit voller Belastung in Betrieb genommen werden, ohne die Einarbeitung zur späteren autokatalytischen Entmanganung zu behindern. Gleiches gilt für stark schwankende Mangankonzentrationen im Rohwasser.

Auf den Einsatz von teuren Chemikalien, welche eine Veränderung der Einarbeitungszeit bewirken'bzw. der autokatalytischen Entmanganung entgegenwirken, wird verzichtet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an 2 Ausführungsbeispielen erläutert werden.

Beispiel 1

In einem Wasserwerk werden täglich ca. 40000 m³ Talsperrenwasser zu Trinkwasser aufbereitet.

Zur Entmanganung wurden 0,4-0,6mg/l KMnO₄, Kalkhydrat zur Einstellung von pH = 9 sowie geringe Mengen Aluminiumsulfat und Polyelektrolyt (Stipix AD) dosiert. Es war stets ein Restmangangehalt im Reinwasser nachweisbar.

Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Tonmineralien konnten durch Umstellung der Technologie sofort Reinwasserwerte

von Mangan = n.n. (nicht nachweisbar) erzielt werden.

Dabei kamen zum Einsatz:

aktiviertes-Tonmineral: 5-12 mg/l

Polyelektrolyt (Stipix AD): 2,5 mg/l

Kalkhydrat: bis pH = 8

Die Aktivierung des Ton minerals erfolgte im Ansetzgefäß in wäßriger Suspension bei Temperaturen von 5— 1O⁰C durch Zugabe von 5% Soda bezogen auf den Feststoffanteil des Tonminerals bzw. durch eine äquivalente Menge NaOH, KOH, K₂CO₃). Eine Übersicht über erzielte Aufbereitungseffekte ist nachfolgender Tabelle zu entnehmen:

Rohwasser

herkömml. Variante

erfindungs-

gemäßerChemi-

kalieneinsatz

Chemikalien: Kalkhydrat KMnO₄ Aluminiumsulfat aktiv. Tonmineral Stipix AD

Wasserbeschaffenheit:pH Trübung Mangan

6,4-6,7

n.n.

0,19-0,24

8,5-9,0 n.n. · 0,01-0,08

7,4-7,8

n.n.

n.n.

Beispiel 2

In einem Talsperrenwasserwerk ist ein Rohwasser mit einem Mangangehalt von Mn = 0,07-0,10 mg/l aufzubereiten. Es werden neue, nicht eingearbeitete Kiesfilter in Betrieb genommen. Dabei wurden im Versuchsbetrieb folgende Fahrweisen praktiziert:

a) keine Chemikaliendosierung keine pH-Wert-Erhöhung

b) keineChemikaliendosierung pH-Wert-Erhöhung auf Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht

c) keineChemikaliendosierung pH-Wert über KaIk-Kohlensäure-GI.

d) aktiv.Tonmineraldosierung keine pH-Wert-Erhöhung

Reinwasserwerte

pH: 6,5-6,7 Mn: 0,025-0,09 mg/l pH: 8

Mn: 0,025 mg/l pH: 8,4-8,8 Mn: n.n.-0,025 pH: 6,7-6,9 Mn: 0,025

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Reinwasserwerte

e) aktiv.Tonmineraldosierung pH: 7,4-7,8 pH-Wert im Kalk-Kohlensäure-Gl. Mn:n.n.

f) aktiv.Tonmineraldosierung pH: 8,5-8,9 pH-Wert über Kalk-Kohlensäure-Gl. Mn: n.n.

Beim erfindungsgemäßen Einsatz von aktivierten Tonmineralien wird bereits in der Einarbeitungsphase von Entmanganungsfiltern im pH-Bereich des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts eine vollständige Entmanganung erreicht. Dabei werden keine Chemikalien dosiert, die eine kontinuierliche Einarbeitung des Filtermaterials hemmen.

Claims (3)

1. Verfahren zur Entmanganung von Grund- und Oberflächenwasser über Filter mit losem Filtermaterial, gekennzeichnet dadurch, daß das Rohwasser mit einem Tonmineral in Kontakt gebracht wird, das in wäßriger Suspension unter Rühren ohne Erwärmung und mittels Zugabe von . Natrium oder Kaliumionen, vorzugsweise in Form von Natronlauge, Kalilauge, Natriumkarbonat oder Kaliumkarbonat oder eines Gemisches dieser Substanzen aktiviert wird und das Ton mineral durch Filtration abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß im aufzubereitendem Rohwasser ein pH-Wert im Bereich des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtes eingestellt wird.

3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Polyelektrolyt zudosiert wird.