DE102015106823A1 - Modular system and method for flexible deferrisation of water - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein modulares System zur flexiblen Enteisenung von Wasser, umfassend – ein erstes Modul (1) mit einem oder mehreren parallel oder in Reihe angeordneten Containern (3), enthaltend mindestens ein Reaktionsbecken (2) mit mehreren Belüftern (6), deren Funktionsprinzip auf dem Prinzip einer Mammutpumpe (6) oder eines Ejektors beruht, wovon mindestens ein Belüfter (6) mit einem Belüfteraufsatz (8) für das Einbringen eines Feststoffs in das Reaktionsbecken (2) verbunden ist, – ein zweites Modul (11) mit einem oder mehreren parallel oder in Reihe angeordneten Containern (14), enthaltend jeweils mindestens ein Injektionsbecken (12) für die Injektion eines Flockungshilfsmittels und mindestens ein Flockenreifebecken (13) für abzusetzende Eisenhydroxidflocken, – ein drittes Modul (21) mit einem oder mehreren parallel oder in Reihe angeordneten Containern (23), enthaltend jeweils mindestens ein Sedimentationsbecken (22) für die Sedimentation von Eisenhydroxidflocken und eine Klarwasserabzugseinrichtung (27). Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur flexiblen Enteisenung von Wasser in einem entsprechenden modularen System. Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es die bisher nach dem Stand der Technik eigenständigen Verfahrensschritte des Belüftens, des Einmischens von Neutralisationsmitteln und des Eintrags kinetischer Energie zur Selbstreinigung des Reaktionsbeckens miteinander kombiniert.The invention relates to a modular system for the flexible defrosting of water, comprising - a first module (1) with one or more parallel or in series containers (3) containing at least one reaction tank (2) with several aerators (6), whose principle of operation is based on the principle of a mammoth pump (6) or an ejector, of which at least one aerator (6) is connected to an aerator attachment (8) for introducing a solid into the reaction basin (2), - a second module (11) with one or more a plurality of containers (14) arranged in parallel or in series, each containing at least one injection tank (12) for the injection of a flocculation aid and at least one flocculation basin (13) for iron hydroxide floc to be deposited, - a third module (21) having one or more in parallel or in series arranged containers (23), each containing at least one sedimentation tank (22) for the sedimentation of Eisenhydroxidfloc ken and a clear water withdrawal device (27). Furthermore, the invention relates to a method for the flexible deferrisation of water in a corresponding modular system. The main advantage of the method according to the invention is that it combines the previously independent according to the prior art process steps of venting, the mixing of neutralizing agents and the entry of kinetic energy for self-purification of the reaction tank together.

Description

Die Erfindung betrifft ein modulares System und Verfahren zur flexiblen Enteisenung von Wasser unter Verwendung neuartiger Belüftungs- und Einmischungsvorrichtungen.The invention relates to a modular system and method for flexible defrosting of water using novel venting and blending devices.

Das modulare System dient der dezentralen Behandlung von eisenbelasteten Wässern. Der Verwendungszweck liegt in der Behandlung von Wässern mit einer großen Schwankungsbreite hinsichtlich der Eisenkonzentration von 5 bis 1500 mg/l, des Volumenstroms von 5 bis 500 l/s und des Sauerstoffbedarfs von 0 bis 230 mg/l. Die Vorrichtung ist sowohl für hochkonzentrierte Wässer mit hohem Sauerstoffbedarf als auch für gering konzentrierte Wässer mit geringem Sauerstoffbedarf geeignet. Diese Wässer sind mit konventionellen Enteisenungsanlagen in der Regel nur mit einem sehr hohen anlagentechnischen Aufwand zu behandeln.The modular system is used for decentralized treatment of iron-contaminated waters. The use is in the treatment of waters with a large variation in the iron concentration of 5 to 1500 mg / l, the volume flow of 5 to 500 l / s and the oxygen demand of 0 to 230 mg / l. The device is suitable both for highly concentrated waters with high oxygen demand and for low-concentration waters with low oxygen demand. These waters are usually treated with conventional defrosting systems only with a very high level of technical equipment.

Am Beispiel des Braunkohlenreviers Lausitz ist feststellbar, dass insbesondere mit Eisen belastete Wässer auf Grund ihres flächenhaften Auftretens beim Übertritt in die Vorflut ein großes Belastungspotential für die Oberflächengewässer darstellen. Die eisenreichen Wässer treten an Standorten aus oder sind an Standorten zu fassen, die überwiegend infrastrukturell gering erschlossen sind. Traditionell würden die Wässer gefasst, zu einer zentralen stationären Wasserbehandlung geführt und dort behandelt werden. Aufgrund des räumlich verteilten Auftretens solcher Wässer ist diese Lösung ohne große Einschnitte in Nutzungen, Eigentumsverhältnisse und Infrastruktur nicht umsetzbar.Using the example of the lignite mining area of Lusatia, it can be stated that, in particular, waters contaminated with iron represent a great potential for the pollution of surface waters due to their areal occurrence when passing into the receiving waters. The iron-rich waters leak out at locations or can be found in locations that are largely infrastructurally poorly developed. Traditionally, the waters would be collected, taken to a central stationary water treatment and treated there. Due to the spatially distributed occurrence of such waters, this solution is not feasible without major cuts in uses, ownership and infrastructure.

Die Variabilität der Volumenströme und Beschaffenheitskennwerte des zu behandelnden Wassers ist zudem sehr breit. Außerdem ist das Auftreten solcher Wässer räumlich und zeitlich sowie hinsichtlich der Volumenströme und Beschaffenheitskennwerte schwer prognostizierbar. Deshalb ist eine Lösung gefragt, die platzsparend ist, geringe Anforderungen an den Baugrund und an die Infrastruktur stellt sowie flexibel hinsichtlich der Eingangswerte ist.The variability of the volume flows and characteristics of the water to be treated is also very wide. In addition, the occurrence of such waters in space and time as well as in terms of volume flow and consistency characteristics is difficult to predict. Therefore, a solution is required that saves space, has low requirements for the subsoil and infrastructure and is flexible in terms of input values.

Gemäß dem Stand der Technik beinhalten stationäre Wasserbehandlungsanlagen zur Enteisenung die Verfahrensschritte Belüften, Einmischen von Flockungsmitteln und Flockungshilfsmitteln, Eintrag kinetischer Energie und Sedimentation in aufgelösten Prozessschritten. Die Ausführung erfolgt als ortsfeste Anlagen, die in der Regel mit Becken aus Stahlbeton in unterschiedlicher Größe und Form errichtet werden.According to the prior art, stationary de-ironing water treatment plants include the process steps of aeration, mixing in of flocculants and flocculants, introduction of kinetic energy and sedimentation in dissolved process steps. The execution takes place as fixed installations, which are usually built with basins made of reinforced concrete in different sizes and shapes.

Konventionelle Wasserbehandlungsanlagen sind ortsfeste bauliche Anlagen. Diese sind hinsichtlich der Qualität und Quantität des zu behandelnden Wassers sowie der Behandlungsziele ausgelegt. Innerhalb definierter Spannweiten sind diese Anlagen auf konstante Zuflussverhältnisse angewiesen. Eine stärkere Änderung des Zuflusses zwingt zu aufwändigen Anpassungen und zum Umbau bzw. zum Rückbau der Anlage. Im Vergleich zu modular aufgebauten Anlagen sind konventionelle Wasserbehandlungsanlagen in ihrer Flexibilität und ihrer Mobilität stark eingeschränkt.Conventional water treatment plants are stationary structures. These are designed with regard to the quality and quantity of the water to be treated as well as the treatment goals. Within defined spans, these systems rely on constant inflow conditions. A stronger change in the influx forces us to make complex adjustments and to rebuild or dismantle the plant. Compared to modular systems, conventional water treatment plants are severely limited in their flexibility and mobility.

Der Stand der Technik bietet für mobile Wasserbehandlungsanlagen bereits Lösungen an. Die Mobilität und die damit verbundene Flexibilität von solchen Wasserbehandlungsanlagen wird dabei durch den Einbau der Gesamtanlage in einen Container in Form einer Kompaktanlage erreicht. Dabei nutzen viele Anbieter Standard-Schiffscontainer. Einige dieser Lösungen stellen sich auch als flexibel in der Auslegung einzelner Komponenten des Systems dar. So sind Kompaktkläranlagen mit einem variablen Kammersystem innerhalb des Containers, die auch aus der DE 295 02 118 U1 oder der AU 002011274292 A1 bekannt sind, bereits etabliert. Die Klärstufen beziehungsweise Komponenten der Wasserbehandlung werden hier entsprechend den Anforderungen an die Leistung angepasst oder sogar ganz ausgetauscht. Der wesentliche Nachteil dieser Kompaktanlagen ist ihre erhebliche kapazitive Beschränktheit, sowohl hinsichtlich der Eingangswerte der Beschaffenheit als auch des Durchsatzes. Da bei den Kompaktanlagen innerhalb eines Containers mehrere Verfahrensschritte in Form unterschiedlicher Komponenten installiert sind, stößt eine Behandlung für den oben genannten Anwendungsbereich in Bezug auf die Kapazitäten an technische und wirtschaftliche Grenzen.The state of the art already offers solutions for mobile water treatment plants. The mobility and the associated flexibility of such water treatment systems is achieved by installing the entire system in a container in the form of a compact system. Many providers use standard shipping containers. Some of these solutions are also flexible in the design of individual components of the system dar. Such are compact sewage treatment plants with a variable chamber system within the container, which also from the DE 295 02 118 U1 or the AU 002011274292 A1 are already established. The treatment steps or components of the water treatment are here adapted according to the requirements of the performance or even completely replaced. The main drawback of these compact systems is their considerable capacitive limitation, both in terms of input values and throughput. Since the compact systems within a container several process steps are installed in the form of different components, a treatment for the above application in terms of capacity meets with technical and economic limits.

Im Sinne der Erfindung werden die notwendigen Verfahrensschritte für eine flexible Wasserbehandlung aus dem Rahmen des einzelnen Standardcontainers herausgelöst um in mehreren, differenziert ausgestalteten Bausteinen zusammenzuwirken. So lässt sich eine Anpassung an variable Anforderungen im modularen Baukastenprinzip umsetzen.For the purposes of the invention, the necessary process steps for a flexible water treatment are removed from the scope of the individual standard container in order to cooperate in several, differentiated designed building blocks. This makes it possible to implement an adaptation to variable requirements using the modular modular principle.

Ein solcher Lösungsansatz ist bereits aus der DE 198 34 727 A1 bekannt, wobei dieser zur Errichtung von Pilotanlagen für die Wasseraufbereitung ausschließlich im Labormaßstab geeignet ist. Hier wurden für jede Komponente des Wasserreinigungsprozesses eigenständige Einheiten gebaut, welche als Versuchsaufbau für eine geplante Behandlungsanlage im Labor zu Testzwecken modular zusammengesetzt wurden. Diese Pilotanlage ist nur für einen Durchsatz bis 10 ml/min ausgelegt und kann nicht durch Maßstabsvergrößerung in ein sanierungsrelevantes System überführt werden.Such an approach is already out of the DE 198 34 727 A1 this is suitable for the construction of pilot plants for water treatment only on a laboratory scale. Here, separate units were built for each component of the water purification process, which were modularly assembled as a test setup for a planned treatment plant in the laboratory for testing purposes. These Pilot plant is only designed for a throughput of up to 10 ml / min and can not be converted into a remediation-relevant system by scaling up.

Nachteile stationärer Wasserbehandlungsanlagen sind der sehr hohe genehmigungsrechtliche, konstruktive und finanzielle Aufwand zur Errichtung sowie die technische Auslegung auf eine enge Bandbreite hinsichtlich der Eisenkonzentration, des Volumenstroms und des Sauerstoffbedarfs. Ein weiterer wesentlicher Nachteil sind die gegebenenfalls hohen Aufwendungen für eine Anpassung bei veränderten Randbedingungen.Disadvantages of stationary water treatment plants are the very high approval, constructive and financial costs for the construction as well as the technical design to a narrow range with regard to the iron concentration, the volume flow and the oxygen demand. Another significant disadvantage is the possibly high expenses for adaptation under changed boundary conditions.

Modulare Systeme zur Behandlung von eisenhaltigen Wässern auf Basis von Standardcontainern sind in der Regel „monolithisch“ aufgebaut, das heißt, ein Container beinhaltet die Ausrüstung für alle beziehungsweise für die wesentlichen Verfahrensschritte der Wasserbehandlung. Der Einbau mehrerer Verfahrensschritte in einen Container mit festgelegten Abmessungen limitiert dessen Behandlungskapazität, wodurch der Einsatz im größeren Maßstab technisch und wirtschaftlich beschränkt ist. Um die Kapazität solcher „monolithischen“ Anlagen zu steigern, müssten mehrere Container parallel betrieben werden. Hierbei sind alle Verfahrensschritte parallel zu betreiben. Dabei richtet sich die Auslegung, sprich die Anzahl der Container, zwangsläufig nach dem limitierenden Verfahrensschritt. Dies wiederum impliziert, dass der Großteil der Verfahrensschritte überdimensioniert ist, wodurch das Gesamtverfahren ineffizient wird.Modular systems for the treatment of iron-containing waters on the basis of standard containers are usually constructed "monolithic", that is, a container contains the equipment for all or for the essential steps in the treatment of water. The incorporation of several process steps in a container with specified dimensions limits its treatment capacity, whereby the use on a larger scale is technically and economically limited. In order to increase the capacity of such "monolithic" plants, several containers would have to be operated in parallel. Here, all process steps are to be operated in parallel. The design, ie the number of containers, inevitably depends on the limiting process step. This in turn implies that most of the process steps are oversized, making the overall process inefficient.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines hinsichtlich der Eisenkonzentration, des Standortes und der Einsatzzeit flexiblen Enteisenungssystems.The object of the invention is to provide a defrosting system which is flexible in terms of iron concentration, location and time of use.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein modulares System zur Enteisenung von Wasser nach Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The object of the invention is achieved by a modular system for de-ironing water according to claim 1. Further developments are specified in the dependent claims.

Gemäß der Erfindung umfasst das modulare System zur Enteisenung von Wasser

  • • ein erstes Modul mit einem oder mehreren parallel oder in Reihe angeordneten Containern, enthaltend jeweils mindestens ein Reaktionsbecken mit mehreren Belüftern, deren Funktion auf dem Prinzip einer Mammutpumpe oder eines Ejektors beruht, wovon mindestens ein Belüfter einen Belüfteraufsatz für das Einbringen eines pulverförmigen Feststoffs in das Reaktionsbecken aufweist,
  • • ein zweites Modul mit einem oder mehreren parallel oder in Reihe angeordneten Containern, enthaltend jeweils mindestens ein Injektionsbecken für die Injektion eines Flockungshilfsmittels und mindestens ein Flockenreifebecken für abzusetzende Eisenhydroxidflocken sowie
  • • ein drittes Modul mit einem oder mehreren parallel oder in Reihe angeordneten Containern, enthaltend jeweils mindestens ein Sedimentationsbecken für die Sedimentation von Eisenhydroxidflocken und eine Klarwasserabzugseinrichtung.
According to the invention, the modular system for de-ironing water
  • A first module with one or more containers arranged in parallel or in series, each containing at least one reaction tank with a plurality of aerators whose function is based on the principle of a mammoth pump or an ejector, of which at least one aerator comprises a aerator attachment for introducing a pulverulent solid into the aerator Having reaction tanks,
  • A second module with one or more containers arranged in parallel or in series, each containing at least one injection basin for the injection of a flocculation aid and at least one flocculation basin for iron hydroxide flakes to be deposited, and
  • A third module with one or more containers arranged in parallel or in series, each containing at least one sedimentation basin for the sedimentation of iron hydroxide flakes and a clear water outlet.

Das erfindungsgemäße modulare System zur flexiblen Enteisenung greift die Vorteile der oben beschriebenen Systeme aus dem Stand der Technik auf und setzt einen neuen, erweiterten Ansatz zur Behandlung um. Die notwendigen Behandlungsschritte werden in unterschiedlich ausgerüsteten Standardcontainern durchgeführt. Die differenzierte Ausrüstung dieser Container ermöglicht die maximale Anpassungsmöglichkeit jedes Behandlungsschrittes an die jeweiligen Zuflussbedingungen. Die hocheffizienten Einzelkomponenten werden im Baukastenprinzip in variabler Wiederholungszahl miteinander kombiniert. Wird beispielsweise mehr Belüftungsleistung benötigt, kann die Anzahl der Container mit Belüftungseinrichtungen erhöht werden, während zum Beispiel die Anzahl an Sedimentations-Containern dem Bedarf gemäß unverändert bleibt.The flexible deferrisation modular system of the present invention takes advantage of the prior art systems described above and implements a new, extended approach to treatment. The necessary treatment steps are carried out in differently equipped standard containers. The differentiated equipment of these containers enables the maximum adaptability of each treatment step to the respective inflow conditions. The highly efficient individual components are combined with each other in modular design in variable repetition numbers. For example, if more ventilation power is needed, the number of containers with aeration devices can be increased while, for example, the number of sedimentation containers remains unchanged as needed.

Mit dem modularen System der Vorrichtung zur flexiblen Enteisenung sind eisenbelastete Wässer in einer großen Spanne der Eingangswerte behandelbar. Der modulare Aufbau der Wasserbehandlungsanlage ermöglicht zudem eine vergleichsweise einfache Anpassung an temporär wechselnde Anforderungen bezüglich Quantität und Qualität der zu behandelnden Wässer. Darüber hinaus erlaubt der modulare Aufbau die Anpassung an eine Bandbreite von Standortverhältnissen, wodurch die Anlage flexibel eingesetzt und wiederholt an verschiedenen Standorten aufgebaut werden kann.With the modular system of the flexible deferrisation device, iron-contaminated waters are treatable in a wide range of input values. The modular design of the water treatment plant also allows a relatively simple adaptation to temporarily changing requirements in terms of quantity and quality of the water to be treated. In addition, the modular design allows adaptation to a range of site conditions, allowing the plant to be used flexibly and repeatedly deployed at multiple sites.

Mit einem solchen modular erweiterbaren System sind standortangepasste Enteisenungssysteme so aufzubauen, dass mit kleinstem Bauaufwand schnell nutzungsfähige Anlagensysteme mit hohem Wirkungsgrad geschaffen werden können. With such a modularly expandable system, site-adapted defrosting systems are to be constructed in such a way that quickly usable plant systems with high efficiency can be created with minimum construction effort.

Entscheidende Vorteile der Erfindung sind:

  • – eine Anwendbarkeit für eine große Bandbreite der Eisenkonzentration, des Volumenstroms und des Sauerstoffbedarfs,
  • – eine Flexibilität hinsichtlich des örtlichen und zeitlichen Einsatzes,
  • – eine kurzfristige Verfügbarkeit infolge des hohen Vorfertigkeitsgrades der Module,
  • – eine Minimierung der Baukosten der Container im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen,
  • – eine kompakte Bauweise,
  • – geringe Anforderungen an die Infrastruktur und
  • – ein geringerer Aufwand für die Genehmigung.
Decisive advantages of the invention are:
  • An applicability for a wide range of iron concentration, volume flow and oxygen demand,
  • - a flexibility in terms of local and temporal use,
  • - a short-term availability due to the high degree of prefabrication of the modules,
  • - a minimization of the construction costs of the containers compared to conventional systems,
  • - a compact design,
  • - low demands on the infrastructure and
  • - less effort for approval.

Die Anordnung der Mammutpumpen oder der Ejektoren im Container des ersten Moduls erlaubt es, die folgenden Verfahrensschritte parallel zu betreiben:

  • • Bereitstellung der erforderlichen Luft für den Oxidationsprozess,
  • • Durchmischung des Wassers mit Neutralisationsmitteln und die
  • • Selbstreinigung des Reaktionsbeckens.
The arrangement of the mammoth pumps or the ejectors in the container of the first module makes it possible to operate the following method steps in parallel:
  • Providing the required air for the oxidation process,
  • • mixing the water with neutralizing agents and the
  • • Self-cleaning of the reaction tank.

Der Einsatz der Mammutpumpen oder Ejektoren bewirkt gleichzeitig die Einsparung des sonst für den Eintrag von pulverförmigen Feststoffen üblichen Dispersers, gesonderter Belüftungseinrichtungen und von Rührwerken.The use of mammoth pumps or ejectors simultaneously brings about the saving of the otherwise usual for the entry of powdery solids disperser, separate ventilation equipment and agitators.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält das modulare System zusätzlich ein viertes Modul zur Behandlung von aus dem Sedimentationsbecken des dritten Moduls über eine Schlammabzugseinrichtung abgezogenem Schlamm, wobei die Schlammbehandlung in Form einer Schlammeindickung und/oder Schlammentwässerung erfolgen kann.According to an advantageous development of the invention, the modular system additionally contains a fourth module for treating sludge withdrawn from the sedimentation basin of the third module via a sludge removal device, the sludge treatment being able to take place in the form of sludge thickening and / or sludge dewatering.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im zweiten Modul als erstes Becken das Injektionsbecken für eine Injektion eines Flockungshilfsmittels, vorzugsweise eines Polymers, vorgesehen, wobei das Injektionsbecken für die Einmischung des injiziierten Flockungshilfsmittels ein Vertikalpaddelwerk aufweist. Vorteilhafterweise ist im zweiten Modul ein sich dem Injektionsbecken anschließendes Reifebecken für das Wachsen der abzusetzenden Eisenflocken vorgesehen, in dem ein horizontales Paddelwerk für die Bereitstellung der notwendigen kinetischen Energie zur Flockenbildung und für das zerstörungsfreie Heben der aufgewachsenen Flocken in eine Überleitung zur Sedimentation angeordnet ist.According to a preferred embodiment of the invention, in the second module, the injection basin for injection of a flocculation aid, preferably a polymer, is provided as a first basin, the injection basin having a vertical paddle mill for the mixing of the injected flocculation aid. Advantageously, a ripening basin for the growth of the iron flakes to be deposited is provided in the second module for growing the iron flakes to be deposited, in which a horizontal paddling plant for providing the necessary kinetic energy for flocculation and for non-destructive lifting of the grown flakes is arranged in a transfer line for sedimentation.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen modularen Systems sind im dritten Modul im Sedimentationsbecken zur effizienten Abscheidung Lamellenseparatoren (Plattenabscheider) in Schrägaufstellung angeordnet. Ein Klarwasserablauf erfolgt zum Beispiel über zahnförmige Schwellen und ein Schlammabzug vorzugsweise über unten liegende Rohrsysteme als Schlammabzugseinrichtung. Für eine ausreichende Eisenabscheidung, insbesondere bei kurzen Aufenthaltszeiten im Sedimentationsbecken, kann vorteilhafterweise eine Schlammrückführung, vorzugsweise in das Flockungsbecken, etabliert werden.According to a further advantageous embodiment of the modular system according to the invention lamellar separators (plate) are arranged in an oblique position in the third module in the sedimentation tank for efficient deposition. Clear water drainage takes place, for example, via tooth-shaped sleepers and a sludge discharge preferably via pipe systems located below as a sludge removal device. For a sufficient iron separation, in particular for short residence times in the sedimentation basin, sludge recycling, preferably into the flocculation tank, can be advantageously established.

Im Vergleich zu einer konventionell errichteten Wasserbehandlungsanlage erfordert das modulare System der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafterweise einen vergleichsweise geringen baulichen, räumlichen und genehmigungsrechtlichen Aufwand bei der Errichtung, bei der im Bedarfsfall notwendigen Kapazitätsanpassung sowie bei der Umsetzung oder beim Rückbau der Anlage.Compared to a conventionally constructed water treatment plant, the modular system of the device according to the invention advantageously requires a comparatively small amount of construction, space and licensing requirements for the construction, in the case of need necessary capacity adjustment as well as in the implementation or the dismantling of the plant.

Durch das erfindungsgemäße modulare System ist ein Verfahren möglich, bei dem

  • a) das eisenreiche Wasser zur Enteisenung in einem ersten Modul über einen Zulauf in ein Reaktionsbecken eingeleitet wird und im Reaktionsbecken mindestens ein Neutralisationsmittel zur pH-Wertanhebung über mindestens einen Belüfter, dessen Funktionsprinzip auf dem Prinzip einer Mammutpumpe oder eines Ejektors beruht und der mit einem Belüfteraufsatz für das Einbringen eines Feststoffs in das Reaktionsbecken verbunden ist, eingebracht wird, während gleichzeitig Sauerstoff über diesen und gegebenenfalls andere Belüfter in das Wasser des Reaktionsbeckens eingetragen wird,
  • b) eine Flockung von bereits kolloidal suspendiert vorliegendem Eisenhydroxid und anderen Feststoffen im durch Verfahrensschritt a) behandelten Wasser im zweiten Modul durch Injektion von Flockungshilfsmitteln in einem Injektionsbecken und anschließend die Reifung der abzusetzenden Eisenhydroxidflocken in einem Flockenreifebecken erfolgt und
  • c) die Sedimentation der Eisenflocken in einem oder mehreren parallel betriebenen Containern in einem dritten Modul erfolgt und das überstehende Klarwasser durch eine Klarwasserabzugseinrichtung einer Klarwasserablaufleitung zugeführt wird.
The inventive modular system, a method is possible in which
  • a) the iron-rich water for ironing in a first module is introduced via an inlet into a reaction tank and in the reaction tank at least one neutralizing agent for raising the pH above at least one aerator whose principle is based on the principle of a mammoth pump or an ejector and with a Belüfteraufsatz is introduced for the introduction of a solid in the reaction tank is introduced, while at the same time oxygen is introduced via this and optionally other aerators in the water of the reaction tank,
  • b) a flocculation of existing colloidally suspended iron hydroxide and other solids in the treated by process step a) water in the second module by injection of flocculants in an injection tank and then the maturation of the deposited Eisenhydroxidflocken takes place in a Flockenreifebecken and
  • c) the sedimentation of the iron flakes takes place in one or more parallel operated containers in a third module and the supernatant clear water is fed through a clear water withdrawal device a clear water drain line.

Vorteilhafterweise gelangt das Neutralisationsmittel als Suspension über einen Belüfterausgang des mit dem Belüfteraufsatz versehenen Belüfters in das Reaktionsbecken. Advantageously, the neutralizing agent enters the reaction tank as a suspension via an aerator outlet of the aerator provided with the aerator attachment.

Wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen modularen Systems ist das Ermöglichen eines neuartigen Verfahrens, das die bisher nach dem Stand der Technik eigenständigen Verfahrensschritte des Belüftens, des Einmischens von Neutralisationsmitteln und des Eintrags kinetischer Energie zur Selbstreinigung des Reaktionsbeckens miteinander kombiniert. Die Kombination der drei Verfahrensschritte in einem bewirkt eine sehr effiziente Behandlung und erlaubt gleichzeitig die Ausführung in den vergleichsweise stark begrenzten Abmessungen von handelsüblichen Containern.An essential advantage of the modular system according to the invention is the possibility of a novel method which combines the previously independent according to the prior art process steps of venting, the mixing of neutralizing agents and the entry of kinetic energy for self-purification of the reaction pool. The combination of the three process steps in one causes a very efficient treatment while allowing the execution in the relatively limited dimensions of commercial containers.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:Further details, features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1: ein erstes Modul mit einem Reaktionsbecken, 1 : a first module with a reaction tank,

2: ein zweites Modul mit einem Flockungshilfsmittelinjektions- und einem Reifebecken, 2 a second module with a flocculant aid injection and a ripening basin,

3: ein drittes Modul mit mindestens einem Sedimentationsbecken, 3 a third module with at least one sedimentation basin,

4: eine modulare Vorrichtung in Form einer zweistraßigen Wasserbehandlungsanlage und 4 a modular apparatus in the form of a two-way water treatment plant and

5: eine modulare Wasserbehandlungsanlage für die Enteisenung von wenig sauerstoffhaltigem, mittel-eisenbelastetem Grundwasser, welches über Brunnen gewonnen wird. 5 : a modular water treatment plant for the iron removal of low-oxygen, medium-iron polluted groundwater, which is extracted via wells.

Die 1 zeigt schematisch ein erstes Modul 1 mit einem Reaktionsbecken 2 in einem Großcontainer 3. Der Container 3 ist als fahrbarer Abrollcontainer ausgebildet. Die 1 zeigt in Abbildung a) einen Längsschnitt des Containers 3 entlang der Ebene A-A, in Abbildung b) eine Rückansicht und in Abbildung c) eine Draufsicht. In das Reaktionsbecken 2 mündet ein Zulauf 4 für das eisenreiche Wasser 5, wobei der Zulauf 4 gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel von oben über den kurzen Schenkel eines umgedreht J-förmigen Zulaufrohres 4 erfolgt, der nicht in das Wasser 5a des Reaktionsbeckens 2 eintaucht und somit oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 5b des Reaktionsbeckens endet. Im Reaktionsbecken 2 sind als zentrale Bauteile des Containers 3 mehrere Belüfter 6 (Aerator) nach dem Prinzip der Mammutpumpe 6 eingebaut. Unter Mammutpumpe 6 ist ein senkrecht in eine Flüssigkeit, in diesem Falle das eisenreiche Wasser 5a, eintauchendes, vorzugsweise umgedreht U-förmiges, Rohr 6 zu verstehen, in das unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 5b ein Gas, in diesem Falle Luft, mittels eines in 1 nicht dargestellten Verdichters (Kompressors) eingepresst oder mittels eines nicht dargestellten Gebläses eingeblasen wird. The 1 schematically shows a first module 1 with a reaction tank 2 in a large container 3 , The container 3 is designed as a mobile Abrollcontainer. The 1 shows in Figure a) a longitudinal section of the container 3 along the plane AA, in Figure b) a rear view and in Figure c) a plan view. In the reaction tank 2 opens an inflow 4 for the iron-rich water 5 , where the inlet 4 according to the in 1 shown embodiment from above over the short leg of an inverted J-shaped inlet pipe 4 that does not happen in the water 5a of the reaction tank 2 dips and thus above the liquid level 5b of the reaction tank ends. In the reaction tank 2 are as central components of the container 3 several aerators 6 (Aerator) according to the principle of the mammoth pump 6 built-in. Under mammoth pump 6 is a perpendicular to a liquid, in this case the iron-rich water 5a , immersed, preferably inverted U-shaped tube 6 to understand, in the below the liquid level 5b a gas, in this case air, by means of an in 1 not shown compressor (compressor) is pressed or injected by means of a blower, not shown.

Das eisenreiche Wasser 5 wird zur Enteisenung nach der Entnahme und Mengenmessung in das Reaktionsbecken 2 über den Zulauf 4 eingeleitet. Die Luft wird über den unteren Bereich, den Belüfterfuß 6a der Mammutpumpe 6 eingepresst. Durch das Aufsteigen der Luftblasen im Rohr der Mammutpumpe 6 wird Wasser gefördert und tritt nach Auf- und Abbewegung dann schließlich am Belüfterausgang 6b im Bodenbereich des Reaktionsbeckens 2 aus. Über nicht gezeigte Förderschnecken wird zum Beispiel Kalkhydrat 7 als Neutralisationsmittel 7 beziehungsweise Flockungsmittel 7 ebenfalls über die speziellen Mammutpumpen 6 in das Wasser 5a des Reaktionsbeckens 2 eingebracht. Dazu ist mindestens ein vom Bereich oberhalb des Wasserspiegels 5b bis an den Belüfterfuß 6a der Mammutpumpe 6 reichender Belüfteraufsatz 8 mit dem Belüfterfuß 6a der Mammutpumpe 6 verbunden. Das Neutralisationsmittel 7 gelangt nach der nicht gezeigten Dosierung über einen Trichter 9 in den Belüfteraufsatz 8, wobei sich am Aufsatzeingang 8a, der breiter ausgebildet ist als der übrige Aufsatz 8 und sich im Bereich des Wasserspiegels 5b befindet, Öffnungen für die Einleitung von Wasser 5 aus dem Reaktionsbecken 2 in den Aufsatz 8 hinein befinden. Das Neutralisationsmittel 7 gelangt zusammen mit dem Wasser 5 zum Belüfterfuß 6a der Mammutpumpe 6 und mit Hilfe der aufsteigenden Luftblasen als Suspension über einen nicht gezeigten Belüfterausgang in das Wasser 5a des Reaktionsbeckens 2. Die weitere Durchmischung wird aufgrund der in unterschiedliche Richtungen orientierten Belüfterausgänge 6b befördert.The iron-rich water 5 is used for iron removal after removal and quantity measurement in the reaction tank 2 over the inlet 4 initiated. The air is over the lower area, the Belüfterfuß 6a the mammoth pump 6 pressed. By the rising of the air bubbles in the tube of the mammoth pump 6 Water is pumped and then, after moving up and down, it finally exits at the aerator outlet 6b in the bottom area of the reaction tank 2 out. About not shown screw conveyor, for example, lime hydrate 7 as a neutralizing agent 7 or flocculant 7 also via the special mammoth pumps 6 into the water 5a of the reaction tank 2 brought in. This is at least one of the area above the water level 5b to the aerator foot 6a the mammoth pump 6 reaching aerator tower 8th with the aerator foot 6a the mammoth pump 6 connected. The neutralizing agent 7 passes through the hopper, not shown, via a funnel 9 in the aerator attachment 8th , where at the essay entrance 8a , which is formed wider than the rest of essay 8th and in the area of the water level 5b located, openings for the discharge of water 5 from the reaction tank 2 in the essay 8th into it. The neutralizing agent 7 gets along with the water 5 to the aerator foot 6a the mammoth pump 6 and with the help of the rising air bubbles as a suspension through a not shown aerator outlet into the water 5a of the reaction tank 2 , The further mixing is due to the diffuser outlets oriented in different directions 6b promoted.

Die Anordnung der Mammutpumpen 6 im Reaktionsbecken 2 erlaubt es, die folgenden Verfahrensschritte parallel und auf engstem Raum zu betreiben:

  • • Bereitstellung der erforderlichen Luft für den Oxidationsprozess,
  • • Durchmischung des Wassers 5a mit Neutralisationsmitteln 7 und
  • Selbstreinigung des Reaktionsbeckens 2.
The arrangement of the mammoth pumps 6 in the reaction tank 2 allows you to operate the following process steps in parallel and in the smallest of spaces:
  • Providing the required air for the oxidation process,
  • • mixing of the water 5a with neutralizing agents 7 and
  • • Self-cleaning of the reaction tank 2 ,

Der Einsatz der Mammutpumpen 6 oder von Ejektoren bewirkt die Einsparung des sonst für den Eintrag von pulverförmigen Feststoffen üblichen Dispersers, gesonderter Belüftungseinrichtungen und von Rührwerken. The use of mammoth pumps 6 or of ejectors, the saving of the otherwise usual for the entry of powdery solids disperser, separate ventilation equipment and agitators.

Im unteren Teil, das heißt in jedem Fall unterhalb des Wasserspiegels 5b, ist ein Ablauf 10 für das im Reaktionsbecken 2 behandelte Wasser 5a angeordnet, über den das Wasser 5a in das nächste Modul gelangen kann.In the lower part, which means in any case below the water level 5b , is a process 10 for that in the reaction tank 2 treated water 5a arranged over which the water 5a can get into the next module.

An Stelle von Mammutpumpen 6 können auch Ejektoren eingesetzt werden. Ejektoren sind eine Art der Strahlpumpe und erzeugen einen Unterdruck nach dem Venturi-Prinzip. Dieser Unterdruck wird zur Einmischung des Neutralisationsmittels 7 bzw. zur Herstellung einer Suspension aus Neutralisationsmittel 7 und Wasser 5a im Reaktionsbecken 2 genutzt. In place of mammoth pumps 6 Ejectors can also be used. Ejectors are a type of jet pump and generate a vacuum according to the venturi principle. This negative pressure is the interference of the neutralizing agent 7 or for producing a suspension of neutralizing agent 7 and water 5a in the reaction tank 2 used.

Die den Reaktionen in dem/den Reaktionsbecken 2 des ersten Moduls 1 nachfolgenden Verfahrensschritte finden in einem zweiten Modul 11 statt, welches einen oder mehrere Container mit jeweils einem Injektionsbecken für die Zugabe von Flockungshilfsmittel und mit einem oder mehreren Flockungsreifebecken umfasst. Ein solches zweites Modul 11 ist in 2 schematisch dargestellt. Die Abbildung a) der 2 zeigt das zweite Modul 11 als Längsschnittdarstellung in der Ebene A-A, die Abbildung b) eine Rückansicht und die Abbildung c) eine Draufsicht. Das zweite Modul umfasst gemäß der schematischen Darstellung in 2 ein Injektionsbecken 12 und ein Flockungsreifebecken 13 im gleichen Container 14, der als Abroll-Container 14 ausgebildet ist. Im ersten Becken, dem Injektionsbecken 12 mit einer horizontalen Zuleitung 15 für das im Reaktionsbecken behandelte Wasser im Bereich des Bodens vom Injektionsbecken 12, wird das Flockungshilfsmittel FHM, zum Beispiel ein Polymer, injiziert und mittels einem vertikalen Paddelwerk 16, das heißt einem Paddelwerk 16 mit vertikaler Achse 16a, eingemischt.The reactions in the reaction tank (s) 2 of the first module 1 subsequent steps in a second module 11 instead, which comprises one or more containers, each with an injection tank for the addition of flocculants and with one or more flocculation troughs. Such a second module 11 is in 2 shown schematically. Figure a) 2 shows the second module 11 as a longitudinal sectional view in the plane AA, the figure b) is a rear view and the figure c) is a plan view. The second module comprises according to the schematic representation in FIG 2 an injection basin 12 and a flocculation riparian pool 13 in the same container 14 that as a roll-off container 14 is trained. In the first basin, the injection basin 12 with a horizontal supply line 15 for the water treated in the reaction tank in the area of the bottom of the injection basin 12 , the flocculant FHM, for example a polymer, is injected and by means of a vertical paddle mill 16 that is a paddling plant 16 with vertical axis 16a , mixed in.

Im nachgeschalteten Reifebecken 13, in welches das behandelte Wasser 5a aus dem Injektionsbecken 12 durch eine unterhalb des Wasserspiegels 5b positionierte Überleitungsöffnung 17 über einen zwischen der Wand der Überleitungsöffnung 17 und einer gegenüberliegenden Umlenkwand 18 gebildeten vertikalen Umlenkkanal geleitet wird, wachsen die abzusetzenden Eisenflocken auf eine definierte Minimumgröße heran. Hierzu trägt ein horizontales Paddelwerk 19, das heißt ein Paddelwerk 19 mit horizontaler Achse 19a, die notwendige kinetische Energie für die Flockenbildung ein und hebt, wie in 2 durch einen gebogenen Pfeil dargestellt, die aufgewachsenen Flocken zerstörungsfrei in eine Überleitung 20 zur anschließenden Sedimentation. Voraussetzung für die Sedimentation bei ökonomisch sinnvollen Aufenthaltszeiten ist die Bildung einer Mindestgröße der Flocken und deren zerstörungsfreie Überleitung in das Sedimentationsbecken. Die schonende Überleitung der aufgewachsenen Flocken trägt zur Effizienz des Flockungshilfsmittel-Einsatzes sowie zur Reduzierung der Aufenthaltszeiten des Wassers 5a in der Sedimentation bei.In the downstream ripening basin 13 into which the treated water 5a from the injection basin 12 through one below the water level 5b positioned transfer opening 17 over one between the wall of the transfer opening 17 and an opposite baffle 18 passed vertical deflecting channel, grow the deposited iron flakes on a defined minimum size zoom. A horizontal paddling work contributes to this 19 that is a paddling plant 19 with horizontal axis 19a , the necessary kinetic energy for flocculation and lifts, as in 2 represented by a curved arrow, the grown flakes non-destructive in a transition 20 for subsequent sedimentation. The prerequisite for the sedimentation at economically meaningful residence times is the formation of a minimum size of the flakes and their non-destructive transfer into the sedimentation basin. The gentle transfer of the grown flakes contributes to the efficiency of the flocculants use and to reducing the residence time of the water 5a in the sedimentation at.

Die Sedimentation der Eisenflocken erfolgt in einem dritten Modul 21, das einen oder mehrere parallel betriebene Container mit jeweils mindestens einem Sedimentationsbecken umfasst. Die 3 zeigt ein drittes Modul 21 als Längsschnittdarstellung der Ebene A-A in Abbildung a) als eine Rückansicht in Abbildung b) und als Draufsicht in Abbildung c). Das dritte Modul 21 umfasst ein Sedimentationsbecken 22 in einem Container 23, der als Abroll-Container 23 ausgebildet ist. Das zu behandelnde feststoffbeladene Wasser 5a gelangt über einen Zulauf 24, der im Bereich unterhalb des Wasserspiegels 5b positioniert ist, in das Sedimentationsbecken 22. Zur effizienten Abscheidung finden Lamellenseparatoren 25 (Plattenabscheider) in Schrägaufstellung Verwendung. Der Klarwasserablauf erfolgt im oberen Bereich am hinteren Ende des Sedimentationsbeckens 22 in ein oder mehrere Klarwasserablaufleitungen 26. Gemäß 3 erfolgt der Klarwasserablauf in zwei Klarwasserablaufleitungen 26, welche im weiteren Verlauf zu einer Klarwasserablaufleitung zusammengeführt werden. Der Klarwasserablauf in die Klarwasserablaufleitungen 26 erfolgt über eine Klarwasserabzugsrinne, vorzugsweise eine Klarwasserabzugsrinne mit Zahnschwellen 27 am oberen Rand des Sedimentationsbeckens 22 sprich im Bereich des Wasserspiegels 5b.The sedimentation of the iron flakes takes place in a third module 21 comprising one or more parallel operated containers each having at least one sedimentation basin. The 3 shows a third module 21 as a longitudinal sectional view of the plane AA in Figure a) as a rear view in Figure b) and as a top view in Figure c). The third module 21 includes a sedimentation basin 22 in a container 23 that as a roll-off container 23 is trained. The solids-laden water to be treated 5a passes through an inlet 24 standing in the area below the water level 5b is positioned in the sedimentation basin 22 , For efficient separation, lamella separators are used 25 (Slab separator) in inclined installation use. The clear water discharge takes place in the upper area at the rear end of the sedimentation basin 22 in one or more clear water drainage pipes 26 , According to 3 the clear water discharge takes place in two clear water drainage pipes 26 , which are merged in the course to a clear water drain line. The clear water drain into the clear water drainage pipes 26 via a clear water drainage channel, preferably a clear water drainage channel with dental sleepers 27 at the top of the sedimentation basin 22 speak in the area of the water level 5b ,

Der Schlammabzug erfolgt über im Sedimentationsbecken 22 unten liegende Rohrsysteme 28. Für eine ausreichende Eisenhydroxidabscheidung, insbesondere bei kurzen Aufenthaltszeiten im Sedimentationsbecken 22, kann notwendig werden, eine in 3 nicht gezeigte zusätzliche Schlammrückführung in das Reifebecken 13 zu installieren.The sludge removal takes place in the sedimentation basin 22 below lying pipe systems 28 , For a sufficient Eisenhydroxidabscheidung, especially for short residence times in the sedimentation tank 22 , may be necessary, an in 3 not shown additional sludge return into the ripening 13 to install.

Die Behandlung des aus dem Sedimentationsbecken 22 abgezogenen Schlammes kann in einem nicht gezeigten vierten Modul durch Schlammeindickung und Schlammentwässerung erfolgen.The treatment of the sedimentation tank 22 withdrawn sludge can be done in a fourth module, not shown by Schlammeindickung and sludge dewatering.

Erstes Ausführungsb eispiel: Bemessung einer zweistraßigen containergestützten Wasserbehandlungsanlage für einen Volumenstrom von 25 l/s First exemplary embodiment: Design of a two-volume container-supported water treatment plant for a volume flow of 25 l / s

Im Sanierungsbergbau des Lausitzer Braunkohlenreviers kommt es infolge des Grundwasserwiederanstiegs in einigen Fließgewässern zum Austritt stark eisenhaltigen Grundwassers. Bekannt ist diese Erscheinung u. a. als „braune Spree“ im Gebiet von Spremberg. Zielstellung ist es, durch das Abfangen lokaler, stark eisenhaltiger Zuflüsse und ihrer Behandlung, die Eisenbelastung in der Spree signifikant zu verringern.In the reorganization mining of the Lusatian lignite mining area, groundwater recharge in some running waters leads to the discharge of highly ferrous groundwater. This phenomenon is known u. a. as "brown Spree" in the area of Spremberg. The objective is to significantly reduce the iron load in the Spree by intercepting local, heavily ferriferous inflows and their treatment.

In einem örtlichen Dränagegraben tritt Grundwasser mit 350 mg/l Eisen überwiegend als reduziertes Eisen zutage und fließt ungereinigt in die Spree. Das eisenreiche Wasser des Grabens stellt einen lokalen Belastungsschwerpunkt dar, der maßgeblich zu den Eiseneinträgen in die Spree beiträgt. Durch eine lokale Wasserbehandlung soll die Eisenfracht im Dränagegraben um mindestens 90 % verringert werden. In der zu errichtenden Wasserbehandlungsanlage sollen 90 m3/h bzw. 25 l/s eisenhaltiges Wasser gereinigt werden.In a local drainage ditch, groundwater with 350 mg / l of iron predominantly emerges as reduced iron and flows untreated into the Spree. The iron-rich water of the ditch represents a local stress center, which contributes significantly to the iron deposits in the Spree. By local water treatment, the iron load in the drainage ditch should be reduced by at least 90%. In the water treatment plant to be built 90 m 3 / h or 25 l / s iron-containing water to be cleaned.

Der spezifische Kalkbedarf beträgt als Ca(OH)2 zirka 460 mg/l. Bei einem Wirkungsgrad von 80 % bemisst sich der Kalkhydratbedarf auf 1,3 Tonnen pro Tag. Der stöchiometrische Sauerstoffbedarf zur Oxidation des Eisens beträgt ca. 50 mg/l. Daraus resultiert ein Bedarf von 108 kg/d Sauerstoff zur Oxidation. Bei einem geschätzten Wirkungsgrad des Stoffeintrages der Aeratoren von 20 % und einer tiefenabhängigen Sauerstofftransferrate von 6 g/m3/m ergibt sich ein Luftbedarf von etwa 2.000 m3/d.The specific lime requirement as Ca (OH) 2 is approximately 460 mg / l. With an efficiency of 80%, the hydrated lime requirement is calculated at 1.3 tonnes per day. The stoichiometric oxygen demand for the oxidation of the iron is about 50 mg / l. This results in a requirement of 108 kg / d oxygen for oxidation. With an estimated aerator material input efficiency of 20% and a depth-dependent oxygen transfer rate of 6 g / m 3 / m, the air requirement is about 2,000 m 3 / d.

Die Lösung wird im Beispielfall, wie in 4 schematisch dargestellt, umgesetzt:
Das Wasser wird aus einem absperrbaren Entnahmebauwerk 29, das als Stahlbetonschacht ausgeführt ist, über Pumpen in doppelter Ausführung entnommen. Der Entnahmeschacht 29 ist mit dem vorhandenen Mahlbusen des Dränagegrabens mit einer 8 m langen Polyethylen-Leitung verbunden. Dem Entnahmeschacht folgt ein Messschacht mit einem magnetisch-induktiven Durchflussmesser (MID).
The solution is in the example case, as in 4 shown schematically, implemented:
The water is from a lockable extraction structure 29 , which is designed as a reinforced concrete shaft, taken over pumps in duplicate. The extraction shaft 29 is connected to the existing grinding wells of the drainage trench with an 8 m long polyethylene pipe. The discharge shaft is followed by a measuring shaft with a magnetic-inductive flowmeter (MID).

Die Belüftung und Dosierung des als Flockungsmittel wirkenden Neutralisationsmittels erfolgt im ersten Modul 1 in zwei Reaktionsbecken 2 in der Ausführung als straßentransportable Container von 2 × 40 m3 Gesamtvolumen mit einem Nutzvolumen von jeweils zirka 35 m3. Zwei Gebläsestationen 30 mit einer Leistung von 2 × 160 m3/h sind in zwei Containern angeordnet. Zwei Silos mit Neutralisationsmitteln 7 und jeweils 60 m3 Vorratsvolumen werden ausgeführt. Die Bevorratung reicht bei 1,3 Tonnen pro Tag für zwei Wochen. Die Flockungsmitteldosierung erfolgt über Förderschnecken. Der Lufteintrag erfolgt durch spezielle Belüfter 6 nach dem Airliftprinzip als Mammutpumpen 6. Das Neutralisationsmittel 7 wird in der aufsteigenden Luft-Wasser-Emulsion trocken dosiert. Durch Umlenkbleche wird das Wasser-Kalk-Luft-Gemisch im Reaktionsbecken 2 mehrfach intensiv zirkuliert, um eine bestmögliche Lösung von Sauerstoff und Neutralisationsmittel im Wasser zu gewährleisten. Über die Dosierung von Kalkhydrat 7 werden ein pH-Wert > 8,5 und die damit verbundene Reaktionsgeschwindigkeit gesteuert. Die Reaktionsgeschwindigkeit und die Luftdosierung werden ihrerseits so aufeinander abgestimmt, dass die wesentlichen Prozesse der Eisenoxidation und Säureneutralisation innerhalb der Verweilzeit im Reaktionscontainer 3 abgeschlossen werden.The aeration and metering of the neutralizing agent acting as flocculant takes place in the first module 1 in two reaction tanks 2 in the execution as a road transportable container of 2 × 40 m 3 total volume with a useful volume of approximately 35 m 3 . Two blower stations 30 with a capacity of 2 × 160 m 3 / h are arranged in two containers. Two silos with neutralizing agents 7 and each 60 m 3 storage volume are executed. The stock is enough for 1.3 tons per day for two weeks. The flocculant dosage is via screw conveyors. The air is introduced through special aerators 6 according to the airlift principle as mammoth pumps 6 , The neutralizing agent 7 is dosed dry in the rising air-water emulsion. By deflecting the water-lime-air mixture in the reaction tank 2 Intensively circulated several times to ensure the best possible solution of oxygen and neutralizing agent in the water. About the dosage of hydrated lime 7 a pH> 8.5 and the associated reaction rate are controlled. The reaction rate and the dosing of air are in turn coordinated so that the essential processes of iron oxidation and acid neutralization within the residence time in the reaction container 3 be completed.

Anschließend wird das Wasser in die nächsten Container 14 mit einem Gesamtvolumen von 2 × 40 m3 überführt und ein polymeres Flockungshilfsmittel FHM zudosiert. Als Flockungshilfsmittel wird zum Beispiel Synthofloc 8012 HL, welches ein anionisches Polyacrylamid ist, in einer spezifischen Dosierung von 0,4 bis 0,8 g/m3 oder 360 bis 720 g/h beziehungsweise 8,6 bis 17,3 Kilogramm pro Tag verwendet. Die Dosierung des Flockungshilfsmittels FHM erfolgt aus einer vorgefertigten Stammlösung, die in transportablen 0,8 m3-Behältern angeliefert wird. Oder: Die Herstellung der Flockungshilfsmittelsuspension sowie die Dosierstation sind in einem eigenen Container neben dem Flockungshilfsmittelinjektionsbecken 12 untergebracht. Die Einmischung des Flockungshilfsmittels FHM erfolgt mit einem vertikalgelagerten Rührer 16 mit regulierbarer Rotationsgeschwindigkeit. Nach der Flockungshilfsmitteldosierung wird das Wasser in die zweite Kammer des Containers 14, das Flockenreifungsbecken 13, überführt. Die Flockungsreifung wird durch ein horizontalgelagertes Trommelpaddel optimiert.Then the water gets into the next container 14 transferred with a total volume of 2 × 40 m 3 and a polymeric flocculant FHM added. For example, Synthofloc 8012 HL, which is an anionic polyacrylamide, in a specific dosage of 0.4 to 0.8 g / m 3 or 360 to 720 g / h or 8.6 to 17.3 kg per day is used as a flocculant , The flocculant FHM is dosed from a pre-prepared stock solution, which is delivered in transportable 0.8 m 3 containers. Or: The preparation of the flocculant auxiliary suspension and the dosing station are in a separate container next to the flocculation aid injection basin 12 accommodated. The admixing of the flocculant FHM is carried out with a vertically mounted stirrer 16 with adjustable rotational speed. After flocculant addition, the water is added to the second chamber of the container 14 , the flake-ripening basin 13 , convicted. The flocculation is optimized by a horizontally mounted drum paddle.

Schließlich wird das Wasser 5a in ein drittes Modul 21 in einen großen Sedimentationscontainer 23 mit vorzugsweise Lamellenseparatoren mit 160 m2 Lamellenflächen überführt, die mit 0,28 m3/m2/h ein günstiges Auslastungsverhältnis bieten.Finally, the water 5a in a third module 21 into a large sedimentation container 23 transferred with preferably lamellar separators with 160 m 2 lamellar surfaces, which offer a favorable utilization ratio of 0.28 m 3 / m 2 / h.

Die Anzahl der Sedimentationscontainer kann entsprechend dem gewünschten Abscheidegrad gegebenenfalls erhöht werden. Der Sedimentationscontainer 23 ist zwecks Überleitung zu einem vierten Modul 31 mit zwei Schlammpumpen 32 mit 2,5 bis 5,0 l/s Pumpleistung ausgestattet. Vier Schlammpumpen 32 sind zur Überleitung zum vierten Modul 31, das heißt zum Voreindicker 33, vorgesehen.The number of sedimentation containers can optionally be increased according to the desired degree of separation. The sedimentation container 23 is for the purpose of transfer to a fourth module 31 with two mud pumps 32 equipped with 2.5 to 5.0 l / s pumping capacity. Four mud pumps 32 are for transfer to the fourth module 31 , that is to the pre-thickener 33 , intended.

Das gereinigte Wasser wird in die Vorflut abgeschlagen. Dies erfolgt über die Klarwasserablaufleitung 26. Der eingedickte Schlamm wird in einem weiteren Verfahrensschritt maschinell entwässert und abtransportiert. Das vierte Modul 31 umfasst dazu neben dem Voreindicker 33 beziehungsweise Schlammeindicker 33 eine Schlammentwässerungseinheit 34 mit einem Dekanter und mit einer Pumpe. Für den Abtransport des eingedickten Schlamms ist ein Schlammcontainer 35 vorgesehen. Vom Schlammeindicker 33 aus ist eine Klarwasserrückführung 36 in den Sedimentationscontainer 23 vorgesehen. The purified water is knocked off into the receiving water. This is done via the clear water drain line 26 , The thickened sludge is automatically dewatered and transported away in a further process step. The fourth module 31 includes in addition to the pre-thickener 33 or sludge thickener 33 a sludge dewatering unit 34 with a decanter and with a pump. For the transport of the thickened sludge is a sludge container 35 intended. From the sludge thickener 33 off is a clear water return 36 in the sedimentation container 23 intended.

Zweites Ausführungsbeispiel: Bemessung einer containergestützten Wasserbehandlungsanlage für 100 l/s BrunnenwasserSecond exemplary embodiment: Design of a container-supported water treatment plant for 100 l / s well water

Durch den fortschreitenden Grundwasserwiederanstieg kommt es in einigen Fließgewässerabschnitten in Südbrandenburg zum Austritt stark eisenhaltigen Grundwassers. In der Spree wird etwa seit 2007 eine zunehmende Eisenbelastung festgestellt. Zielstellung ist durch die Entnahme von lokal stark belastetem Grundwasser im Anstrom zum Vorfluter und dessen Enteisenung in einer Wasserbehandlungsanlage die Belastung in der Spree zu mindern.Due to the ongoing increase in groundwater re-emergence, groundwater containing highly iron-containing groundwater is leaving some of the flowing water sections in southern Brandenburg. Since the year 2007, an increasing iron load has been detected in the Spree. The aim is to reduce the pollution in the Spree by removing locally heavily polluted groundwater in the stream to the receiving water and its ironing in a water treatment plant.

Im zweiten Ausführungsbeispiel soll eisenreiches Wasser aus zwei Brunnenriegeln in der Wasserbehandlungsanlage behandelt werden.In the second embodiment, iron-rich water is to be treated from two well bolts in the water treatment plant.

Das zu behandelnde Zulaufwasser ist durch folgende Werte gekennzeichnet: Volumenstrom: 85 bis 100 l/s Mittlerer pH Wert: 5,4 Mittlere Eisen(II)-Konzentration: 100 mg/l Mittlere Azidität: 3,3 mg/l. The feed water to be treated is characterized by the following values: Flow rate: 85 to 100 l / s Average pH value: 5.4 Mean iron (II) concentration: 100 mg / l Medium acidity: 3.3 mg / l.

Es sollen in der Wasserbehandlungsanlage 360 m3/h eisenhaltiges Wasser gereinigt werden. Die Zielstellung der temporären Wasserbehandlung besteht in einer substantiellen Minderung der Eisenfrachten. Die Ablaufkonzentration an Eisen gesamt beträgt maximal 10 % der Zulaufkonzentration.It should be in the water treatment plant 360 m 3 / h iron-containing water to be cleaned. The objective of the temporary water treatment is a substantial reduction of iron loads. The total drainage concentration of iron is at most 10% of the feed concentration.

Die 5 zeigt eine modulare Wasserbehandlungsanlage für die Enteisenung von sauerstofffreiem Grundwasser, welches über Brunnen gewonnen wird.The 5 shows a modular water treatment plant for the de-ironing of oxygen-free groundwater, which is obtained via wells.

Die zur Umsetzung der Zielstellung wesentlichen Anlagenteile sind in der 5 schematisch dargestellt:

  • vier Stück Reaktionsbecken 2 mit Belüftung in Abrollcontainern 3 mit einem Volumen von jeweils 40 m3,
  • zwei Gebläsestationen 30 zum Betrieb der Belüfter 6 in den Reaktionsbecken 2 innerhalb der Container 3,
  • • zwei Siloanlagen mit einem Nutzvolumen von jeweils 60 m3 zur Bevorratung des Neutralisationsmittels Kalkhydrat 7 als Flockungsmittel,
  • • zwei Flockungsmitteldosierstationen in den Reaktionsbecken 2,
  • zwei Flockungsreifungscontainer 14,
  • sechs Sedimentationsbecken 22 mit Lamellenseparatoren 25 in Containern 23 des Volumens von 40 m3 mit jeweils zwei Schlammpumpen 32 mit 2,5 bis 5 l/s und einer Überleitung 28 zu einem Voreindicker 33,
  • • ein Schlamm-Voreindicker 33,
  • ein Schlammrücklauf 37 vom Voreindicker 33 in die Flockungsreifungsbecken 13 zur Bildung größerer, besser absetzbarer Flocken,
  • ein Dekanter 34 für die Schlammentwässerung und
  • eine Ablaufleitung 26 von der Wasseraufbereitungsanlage in Richtung Vorfluter.
The essential parts of the plant for implementing the objective are in the 5 shown schematically:
  • • four pieces reaction tanks 2 with ventilation in roll-off containers 3 each with a volume of 40 m 3 ,
  • • two blower stations 30 to operate the aerators 6 in the reaction tank 2 inside the container 3 .
  • • two silo plants with a useful volume of 60 m 3 each for storing the neutralizing agent hydrated lime 7 as a flocculant,
  • • two flocculent dosing stations in the reaction tanks 2 .
  • • two flocculation maturing containers 14 .
  • • six sedimentation basins 22 with lamellar separators 25 in containers 23 the volume of 40 m 3 , each with two mud pumps 32 with 2.5 to 5 l / s and a transfer 28 to a pre-thickener 33 .
  • • a sludge pre-thickener 33 .
  • • a mud return 37 from the pre-thickener 33 into the flocculation tanks 13 to form larger, better settable flakes,
  • • a decanter 34 for sludge dewatering and
  • • a drain line 26 from the water treatment plant in the direction of receiving water.

Reaktionsbecken 2:Reaction tank 2:

Die Wässer werden nach der Entnahme und Mengenmessung zur Enteisenung in ein Reaktionsbecken 2 eingeleitet. In dieses Reaktionsbecken 2 wird über Förderschnecken aus zwei Silos Kalkhydrat 7 über die speziellen Mammutpumpen 6 mit Belüfteraufsatz 8 in das Reaktionsbecken eingebracht. An gleicher Stelle wird auch der Grubenwassereintrag bewerkstelligt. Dadurch ist eine gute Durchmischung bei gleichzeitigem Sauerstoff- und Kalkhydrateintrag gewährleistet.The waters are after the removal and quantity measurement for iron removal in a reaction tank 2 initiated. In this reaction tank 2 is via screw conveyors from two silos of hydrated lime 7 about the special mammoth pumps 6 with aerator attachment 8th introduced into the reaction tank. At the same place, the mine water entry is accomplished. This ensures good mixing with simultaneous entry of oxygen and hydrated lime.

Die Zugabe von Kalkhydrat 7 ist erforderlich, um den pH-Wert auf 8,5 bis 9 anzuheben. Dieser Bereich ist erforderlich, um bei diesem Wasser eine vollständige Eisenoxidation zu erreichen. The addition of hydrated lime 7 is required to raise the pH to 8.5 to 9. This area is required to achieve complete iron oxidation in this water.

Die Kalkmenge wird über eine online pH-Wertmessung gesteuert. Dabei wird die Geschwindigkeit der Förderspirale angepasst. Dies erfolgt vollautomatisch über einen hinterlegten Algorithmus je nach pH-Wert und Sollwertvorgabe. The amount of lime is controlled via an online pH measurement. The speed of the conveyor spiral is adjusted. This is done fully automatically via a stored algorithm depending on the pH value and setpoint specification.

Gleichzeitig wird für die Oxidation Luft eingebracht. Dies erfolgt über fünf Mammutpumpen 6, die fest mit dem Container 3 verbunden sind. Die notwendigen Luftmengen werden über eine Gebläsestation 30 erzeugt. Die Gebläsestation 30 befindet sich nebenstehend und verbindet die Pumpen über Rohrleitungen und Druckluftschläuche. Je Straße sind zwei Gebläse 30 zur Lufterzeugung vorgesehen. Ein Gebläse 30 erzeugt die notwendige Menge an Luft für die zwei Reaktionsbecken. Die Schaltung der Gebläse 30 erfolgt immer abwechselnd. Das zweite Gebläse steht als Redundanz zur Verfügung. Die Leistungsaufnahme eines Gebläses liegt bei 11 kW.At the same time air is introduced for the oxidation. This is done via five mammoth pumps 6 that stuck with the container 3 are connected. The necessary quantities of air are supplied via a blower station 30 generated. The blower station 30 is located on the side and connects the pumps via pipes and compressed air hoses. There are two fans per street 30 intended for air production. A fan 30 generates the necessary amount of air for the two reaction tanks. The circuit of the blower 30 always takes place alternately. The second fan is available as redundancy. The power consumption of a blower is 11 kW.

Das Reaktionsbecken 2 ist nach dem bekannten Stand der Technik, in Abhängigkeit des benötigten Reaktionssauerstoffs, für eine Aufenthalts- und Reaktionszeit von 5–10 min zu dimensionieren.The reaction tank 2 is to be dimensioned according to the known state of the art, depending on the required reaction oxygen, for a residence and reaction time of 5-10 min.

Das heißt, bei einem Zufluss von 360 m3/h und einer Aufenthaltszeit von 10 min muss das Becken ein Volumen von 60 m3 haben. Da die erforderliche Luftmenge für den Reaktionsprozess am Beispielstandort beträchtlich ist (siehe Berechnung des Sauerstoffeintrags), wird ein mehrstraßiger Ausbau der Anlage mit zwei parallel aufgestellten Abrollcontainern mit den Abmaßen: 7,0 × 2,35 × 2,4 m, mit einem maximalen Nutzvolumen von 39,5 m3 und zwei zusätzlichen hintereinander aufgestellten Reaktionsbecken 2 je Straße, mit einem Nutz-Volumen von je 35 m3, also in Summe 140 m3 vorgesehen. Die Reaktionszeit wird dadurch auf 26 min eingeschränkt.This means that with an inflow of 360 m 3 / h and a residence time of 10 min, the pool must have a volume of 60 m 3 . Since the amount of air required for the reaction process at the example site is considerable (see calculation of oxygen input), a multi-lane expansion of the plant will be carried out with two parallel roll-off containers measuring 7.0 × 2.35 × 2.4 m, with a maximum usable volume of 39.5 m 3 and two additional reaction tanks set up one behind the other 2 each road, with a useful volume of 35 m 3 , in total 140 m 3 provided. The reaction time is limited to 26 minutes.

Berechnung der Kalkhydratmenge:Calculation of the hydrated lime quantity:

Für die Kalkberechnung wurden die oben genannten Eisenfrachten aus den Brunnenriegeln zugrunde gelegt. Der durchschnittliche pH-Wert des Bemessungswassers liegt bei pH 5,4. Die Kalkhydratmenge, die zur pH-Wert Anhebung auf > 8 erforderlich ist, beträgt für das Bemessungswasser 370 g/m3 (185 g/m3 je Straße). Bei einer Aufbereitungsmenge von 360 m3/h (100 l/s) sind 1,6 t/d erforderlich. Je Behandlungsstraße sind bei 50 l/s Durchfluss ca. 0,8 Tonnen pro Tag Kalk erforderlich. Der Wirkungsgradverlust von Kalkhydrat (ŋ = 80 %) wurde dabei bereits berücksichtigt.Calculation of the lime was based on the above mentioned iron loads from the wells. The average pH of the rated water is pH 5.4. The amount of hydrated lime needed to raise the pH to> 8 is 370 g / m 3 (185 g / m 3 per road) for the design water. With a treatment volume of 360 m 3 / h (100 l / s) 1.6 t / d are required. Each treatment line requires approx. 0.8 tons per day of lime at a flow rate of 50 l / s. The loss of efficiency of hydrated lime (ŋ = 80%) has already been considered.

Bei den vorgesehenen 60 m3 Nutzvolumen und einer Schüttdichte von 0,45 t/m3 reicht die maximale Bevorratung für den Standort ca. 17 Tage. Die genaue erforderliche Kalkdosierung erfolgt über die frequenzgesteuerten Spiralförderer. Es ist eine pH-Sonde im Ablaufbereich des zweiten Reaktionsbeckens und im Zulaufmessschacht vorgesehen. Somit lässt sich die Dosierung über eine in der Steuerung hinterlegte Matrix realisieren. For the planned 60 m 3 useful volume and a bulk density of 0.45 t / m 3, the maximum stocking for the location is about 17 days. The exact required Kalkdosierung via the frequency-controlled spiral conveyors. There is a pH probe in the drain area of the second reaction tank and provided in the feed duct. Thus, the dosage can be realized via a stored in the control matrix.

Auslegung der Belüftung für den Eintrag des spezifischen Sauerstoffbedarfs von 46 mg/l:Interpretation of the ventilation for the entry of the specific oxygen demand of 46 mg / l:

Für die Sauerstoffberechnung wurden die oben genannten Eisenfrachten aus den Brunnenriegeln zugrunde gelegt. Bei der Enteisenung werden im Wasser gelöste Eisen(II)-Ionen (Fe2+) zunächst zu dreiwertigen Ionen oxidiert. Die Oxidation erfolgt mit Sauerstoff (O2), der über Lufteintrag in das Medium eingebracht wird. Damit eine rasche Oxidation erfolgen kann, ist der pH-Wert von 8,5 einzustellen. Rechnerisch wird folgender spezifischer Sauerstoffbedarf für die Oxidation des Fe (II) erforderlich:
vorhandene Eisenfracht: 118,5 mg/l:55,85 mg/mmol = 2,12 mmol/l ≡ 2,12 mol Fe(II)/m3.
For the oxygen calculation, the above-mentioned iron loads from the well bolts were used. During iron removal, iron (II) ions (Fe 2 +) dissolved in water are first oxidized to trivalent ions. The oxidation takes place with oxygen (O 2 ), which is introduced into the medium via the introduction of air. For rapid oxidation, the pH should be set to 8.5. Calculated, the following specific oxygen demand for the oxidation of Fe (II) is required:
Existing iron load: 118.5 mg / l: 55.85 mg / mmol = 2.12 mmol / l ≡ 2.12 mol Fe (II) / m 3 .

Bei dem Zulaufvolumenstrom von 360 m3/h und der durchschnittlichen Eisenfracht von 118 g/m3 werden stöchiometrisch 3,2 mol O2/min (≡ 101,4 g O2/min) zur Oxidation erforderlich. Dabei wird mit einem Stöchiometriefaktor für die Reaktion von 4 (4 mol Eisen Fe pro mol Sauerstoff O2 oxidiert) gerechnet.At the inlet flow rate of 360 m 3 / h and the average iron load of 118 g / m 3 are stoichiometrically 3.2 mol O 2 / min (≡ 101.4 g O 2 / min) required for oxidation. It is calculated with a stoichiometric factor for the reaction of 4 (4 moles iron Fe per mole of oxygen O 2 oxidized).

Unter Berücksichtigung der Avogadro-Konstante in Bezug auf das molare Volumen 22,4 l/mol, ergeben sich 71,0 Liter O2/min als einzubringender Stoffstrom. Das entspricht 355,0 Liter Luft/min.Taking into account the Avogadro constant with respect to the molar volume of 22.4 l / mol, this results in 71.0 liters of O 2 / min as the material flow to be introduced. This corresponds to 355.0 liters of air / min.

Bei einem geschätzten Eintragswirkungsgrad der Areatoren 6 von 20 % ergibt sich eine einzublasende Luftmenge von 106,5 m3/h. Diese Luftmenge ist erforderlich, um das im Rohwasser enthaltenen Fe (II) vollständig zu oxidieren. Dies wird mit den insgesamt 20 Stück Mammutpumpen 6 in vier Containern 3 gemäß der Darstellung in 5 sicher erreicht.With an estimated efficiency of 6% for the aerators of 20%, the air volume to be injected is 106.5 m 3 / h. This amount of air is required to completely oxidize the Fe (II) contained in the raw water. This comes with the total of 20 pieces of mammoth pumps 6 in four containers 3 as shown in 5 safely reached.

Die Eintragskonzentration der eingesetzten Mammutpumpen 6 beträgt für Sauerstoff 6 g/m3 für sehr warmes Wasser, wie es für den Sommerbetrieb typisch ist. Damit ergibt sich ein notwendiger Wasser-Förderstrom durch die Mammutpumpen 6 von 16,90 m3/min = 1.014 m3/h. Jeder der Aeratoren 6, wälzt mindestens 1,0 m3/min um, wobei zwei der insgesamt 18 Aerotoren für den Kalkeintrag vorgesehen sind. Die Luftmenge von rund 107 m3/h ist ausreichend, um das Wasser durch die Aeratoren 6 zu bewegen. Eine Mammutpumpe 6 fördert bei einem Minimalansatz 20 m3 Luft pro Stunde. The entry concentration of the used mammoth pumps 6 for oxygen is 6 g / m 3 for very warm water, as is typical for summer operation. This results in a necessary water flow through the mammoth pumps 6 of 16.90 m 3 / min = 1,014 m 3 / h. Each of the aerators 6 , circulates at least 1.0 m 3 / min, with two of the total of 18 aerosols intended for lime entry. The air volume of around 107 m 3 / h is sufficient to get the water through the aerators 6 to move. A mammoth pump 6 promotes 20 m 3 of air per hour at a minimal rate.

Flockungsmittelinjektions- und Reifebecken-Container 14:Flocculant injection and ripening container 14 :

Aufgabe der Wasserbehandlungsanlage ist es, ausfällbare oder suspendierte Fremdstoffe aus dem Wasser zu entnehmen. Dies geschieht hier für die Eisenbestandteile durch das Abtrennen über Sedimentation im Sedimentationsbecken.The task of the water treatment plant is to remove precipitable or suspended foreign matter from the water. This happens here for the iron constituents by separation via sedimentation in the sedimentation basin.

Dieser mechanischen Trennstufe ist ein chemischer Prozess vorgeschaltet, durch den die im Wasser enthaltenen Fremdstoffe erst in eine mechanisch abtrennbare Form überführt werden. Hierzu gehören:
die Neutralisation und Oxidation im Reaktionsbecken 2 und
die Flockung der bereits kolloidal suspendiert vorliegenden Stoffe aus Trüben unter Verwendung von Flockungsmitteln und Flockungshilfsmitteln.
This mechanical separation stage is preceded by a chemical process by which the foreign substances contained in the water are first converted into a mechanically separable form. These include:
the neutralization and oxidation in the reaction tank 2 and
the flocculation of the already colloidally suspended substances from pulps using flocculants and flocculants.

Bei der Flockung eines Kolloids müssen zwei Teilreaktionen ablaufen, die in der Praxis mehr oder weniger ineinander übergehen:

  • • eine Entstabilisierung des Kolloids, durch die eine Zusammenlagerung einzelner kolloidaler Teilchen zu größeren Einheiten stattfinden kann (Koagulation) und
  • • eine als Flockung bezeichnete Zusammenballung sehr vieler dieser Einheiten zu größeren, spezifisch schweren und damit mechanisch abtrennbaren Flocken.
The flocculation of a colloid requires two partial reactions, which in practice more or less merge into each other:
  • • a destabilization of the colloid, through which an aggregation of individual colloidal particles can take place into larger units (coagulation) and
  • • a flocculation of a large number of these units into larger, specifically heavy and thus mechanically separable flakes.

Für die optimale Flockenbildung ist die Menge von 0,4 g/m3 bzw. 144 g/h FHM dem Zustromwasser zuzudosieren. Um im Einfahrprozess die optimale Menge einstellen zu können, ist der Dosierstrom variabel zu gestalten. Daher wird auf Basis von Voruntersuchungen im Technikumsmaßstab eine Dosierleistung von 0,3–0,6 g/m3 bzw. 108–216 g/h bei 360 m3/h Zulaufvolumenstrom vorgesehen. Das Polymer wird in einer Ansetzstation zu einer 0,1 % Lösung aufbereitet. Hierzu sind ca. 2 m3 Trinkwasser zuzuführen. Die Station wird als Pendelanlage zum Dauerbetrieb ausgelegt. Je Straße (50 l/s) sind demnach bei einer 0,1 %-igen Lösung zwischen 54 und 108 l/h (0,3–0,6 g/m3) Polymerlösung zuzudosieren. Die Dosierung erfolgt für jede Straße separat über eine Exzenterschneckenpumpe. Bei einem optimalen Polymereinsatz von 0,4 g/m3 sind 144 l/h (0,1 % Lösung) je Straße zu dosieren. Die Ansetz- und Dosierstation wird als Kompaktstation in einem 10-Fuß-Seecontainer (3,0 × 2,44 × 2,59 m) untergebracht. Der Container wird fertig ausgerüstet mit den Anlagenteilen, der Schaltanlage, Licht, Heizung und der Verrohrung auf die Baustelle geliefert. Es sind bauseits dann die Elektroeinspeisung und der Trinkwasseranschluss mit einer Nennweite von DN 25 vorzunehmen. Als Ansetzstation ist eine Pendelanlage mit 500 l/h Ansetzleistung vorgesehen. Diese ermöglicht den chargenweisen Ansatz für einen kontinuierlichen Betrieb. Es ist zur Ansetzung der Lösung ein Vorratsbehälter für 60 Liter Granulat an der Anlage vorhanden. Die Befüllung des Behälters erfolgt manuell über das Bedienpersonal. Bei einem Verbrauch von 0,4 g/m3 reicht eine Füllung ca. 21 Tage bei einem 24 h Betrieb. Beim Maximalansatz von 0,6 g/m3 sind es 14 Tage. Durch die Anwendung hintereinander geschalteter, langsam laufender Vertikal- und Horizontal-Rührwerke für die Zugabe von Flockungshilfsmittel und Flockungsreifung in einer Mehrkammeranordnung lassen sich Dosiermengen sparen. Für das Einbringen des Flockungshilfsmittels FHM ist eine Injektionskammer 12 für das Flockungshilfsmittel (FHM-Kammer) mit Paddelwerk 16 und den Innenmaßen von 2.500 × 6.500 mm notwendig. In der nachgeschalteten Reifekammer 13 ist ein Trommelpaddel (Typ: L8/D2.5) je Ausbaustufe installiert, die das Flocken-Wasser-Gemisch schonend zu den Sedimentationsbecken 22 bewegt.For optimum flocculation, the amount of 0.4 g / m 3 or 144 g / h of FHM should be metered into the feed water. In order to be able to set the optimum amount during the run-in process, the dosing flow must be variable. For this reason, a dosing capacity of 0.3-0.6 g / m 3 or 108-216 g / h at a flow rate of 360 m 3 / h is provided on the basis of preliminary tests on a pilot plant scale. The polymer is prepared in a piecing station to a 0.1% solution. For this purpose, approx. 2 m 3 drinking water must be supplied. The station is designed as a pendulum system for continuous operation. Depending on the road (50 l / s), it is therefore necessary to meter in polymer solution between 54 and 108 l / h (0.3-0.6 g / m 3 ) in the case of a 0.1% strength solution. The dosage is done separately for each street via an eccentric screw pump. With an optimum polymer use of 0.4 g / m 3 144 l / h (0.1% solution) are to be metered per road. The start-up and dosing station is housed as a compact station in a 10-foot sea container (3.0 × 2.44 × 2.59 m). The container is delivered to the construction site ready-equipped with the system components, the switchgear, light, heating and piping. The on-site electrical supply and the drinking water connection with a nominal diameter of DN 25 are to be carried out on site. The attachment station is a shuttle with 500 l / h start-up capacity. This enables the batchwise approach for continuous operation. It is to set up the solution, a reservoir for 60 liters of granules on the plant available. The container is filled manually by the operating personnel. At a consumption of 0.4 g / m 3, a filling is sufficient for about 21 days in a 24 h operation. At the maximum rate of 0.6 g / m 3 , it is 14 days. The use of successively connected, slow-running vertical and horizontal agitators for the addition of flocculant and flocculation in a multi-chamber arrangement can save dosing. For the introduction of the flocculant FHM is an injection chamber 12 for the flocculation aid (FHM chamber) with paddle mechanism 16 and the internal dimensions of 2,500 × 6,500 mm necessary. In the downstream ripening room 13 is a drum paddle (type: L8 / D2.5) installed per expansion stage, the flake-water mixture gently to the sedimentation basin 22 emotional.

Sedimentationsbecken 22:Sedimentationsbecken 22 :

Die Überleitung erfolgt über eine Rohrleitung in die paarweise zu den Flockungscontainern 14 stehenden Sedimentationscontainer 23. In den standardmäßig ausgeführten herkömmlichen Wasserbehandlungsanlagen wird die Sedimentation meist in großen Rund- oder Rechteckbecken mit mindestens zwei Stunden Aufenthaltszeit und entsprechenden Schlammräumeinrichtungen ausgeführt. Um die Sedimentation in so kleinen Becken, wie Abrollcontainern, vornehmen zu können, wurden Schrägklärer oder sogenannte Platten- oder Lamellenklärer (vgl. 3) eingesetzt. Voraussetzung ist eine durch die beschriebenen vorgeschalteten Einrichtungen zu erreichende Mindestflockengröße von 50 Mikrometern. Die Sedimentationsbecken 22 sind in 40 m3 Abrollcontainern 23 untergebracht. Diese werden mit Wabenlamellenpaketen mit 60° Neigung auf Haltekonstruktionen aus Edelstahl ausgerüstet. Die Lamellenpakete haben eine Fläche von 250 m2 je Paket. Die Gesamtkapazität für den Beispiel-Standort beläuft sich auf sechs Sedimentationscontainer 23 mit je 160 m2 Lamellenflächen, jeweils drei Stück für je 50 l/s. Hier beläuft sich das Auslastungsverhältnis auf 360 m3 pro 960 m2 und somit auf 0,375 m3/m2h. Das Auslastungsverhältnis sollte 0,6 bis 0,8 m3/m2h nicht überschreiten. Oberhalb der Lamellen ist eine Klarwasserabzugsrinne mit Zahnschwellen 27 aus Edelstahl vorgesehen. Damit ist ausreichend Fläche vorhanden, um die Partikelabsetzung in ausreichender Menge zu erreichen. Angestrebt werden 95 % Eisenabtrennung. Das sind bei rund 100 mg/l im Zulauf ca. 5 mg/l im Ablauf.The transfer takes place via a pipeline in pairs to the flocculation containers 14 standing sedimentation container 23 , In the conventional water treatment plants, which are designed as standard, sedimentation is usually carried out in large round or rectangular tanks with a residence time of at least two hours and corresponding sludge removal facilities. In order to be able to carry out sedimentation in tanks as small as rolling containers, oblique clearers or so-called plate or lamellar clarifiers (cf. 3 ) used. The prerequisite is a minimum flake size of 50 micrometers to be achieved by the described upstream devices. The sedimentation basin 22 are in 40 m 3 roll-off containers 23 accommodated. These are equipped with honeycomb packs with 60 ° inclination on holding structures made of stainless steel. The lamella packages have an area of 250 m 2 per package. The Total capacity for the example site amounts to six sedimentation containers 23 each with 160 m 2 lamellar surfaces, three each for 50 l / s. Here the utilization ratio amounts to 360 m 3 per 960 m 2 and thus to 0.375 m 3 / m 2 h. The utilization ratio should not exceed 0.6 to 0.8 m 3 / m 2 h. Above the slats is a clear water drainage channel with tooth sills 27 made of stainless steel. Thus, there is sufficient area to achieve the particle deposition in sufficient quantity. The aim is 95% iron removal. At around 100 mg / l in the inflow, this is around 5 mg / l in the effluent.

Der Schlammsammelraum unterhalb der Lamellen ist mit seitlichen Schrägen und zwei Schlammabsaugrohren mit einer Nennweite von DN 150 mit Langlöchern ausgestattet (3). Der anfallende Schlamm wir über Schlammpumpen am hinteren Teil der Container 23 abgesaugt. Aus dem nachgeschalteten Schlammsammelraum wird der Voreindicker 33 befüllt. Der abgesaugte Eisenhydroxidschlamm wird über das Schlammabsaugrohrsystem bis in den Pumpensumpf am Sedimentationscontainer 23 gefördert. Der anfallende Eisenhydroxidschlamm wird einem einem Behälter mit Krählwerk dem Voreindicker 33, zugeleitet und dort voreingedickt. Aus dem Voreindicker 33 werden über den Schlammrücklauf 37 ca. 15 % des Zulaufschlammes wieder dem Flockungsbecken 12 zurückgeleitet, um die Flockengröße und Flockenbildung zu verbessern.The sludge collecting space below the slats is equipped with side slits and two sludge extraction pipes with a nominal diameter of DN 150 with slotted holes ( 3 ). The resulting sludge we use mud pumps at the rear of the container 23 aspirated. From the downstream sludge collection room is the pre-thickener 33 filled. The extracted Eisenhydroxidschlamm is about the Schlammabsaugrohrsystem into the pump sump sedimentation container 23 promoted. The resulting Eisenhydroxidschlamm is a container with Krählwerk the pre-thickener 33 , forwarded and pre-thickened there. From the pre-thickener 33 be over the mud return 37 about 15% of the feed sludge back to the flocculation tank 12 returned to improve floc size and flocculation.

Das gereinigte Wasser wird über die Klarwasserablaufleitung 26 abgeleitet. Der eingedickte Schlamm wird in einem weiteren Verfahrensschritt maschinell entwässert und bevorzugt zur Nachnutzung abtransportiert. Für die Entwässerung ist eine Schlammentwässerungseinheit 34 mit einem Dekanter 34 und einer Pumpe vorgesehen. Für den Abtransport des eingedickten Schlamms ist ein Schlammcontainer 35 vorgesehen. Vom Schlammeindicker 33 aus ist auch eine Klarwasserrückführung 36 in den Sedimentationscontainer 23 vorgesehen. The purified water is through the clear water drain line 26 derived. The thickened sludge is automatically dehydrated in a further process step and preferably transported away for reuse. For drainage is a sludge dewatering unit 34 with a decanter 34 and a pump provided. For the transport of the thickened sludge is a sludge container 35 intended. From the sludge thickener 33 off is also a clear water return 36 in the sedimentation container 23 intended.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
erstes Modul 1 first module 1
22
Reaktionsbecken reaction pool
33
Container des ersten Moduls „Reaktionsbecken“ Container of the first module "Reaction tank"
44
Zulauf, Zulaufrohr Inlet, inlet pipe
55
Zulaufwasser, (eisenreiches) Wasser Inlet water, (iron-rich) water
5a5a
Wasser in den Containern 3, 14 und 23 sowie deren VerbindungsleitungenWater in the containers 3 . 14 and 23 as well as their connecting lines
5b5b
Wasserspiegellage in den Containern 3, 14 und 23, FlüssigkeitsspiegelWater level in the containers 3 . 14 and 23 , Liquid level
66
Belüfter, Mammutpumpe, Rohr, Aerator Aerator, mammoth pump, pipe, aerator
6a6a
Belüfterfuß Belüfterfuß
6b6b
Belüfterausgang Belüfterausgang
77
Neutralisationsmittel, Flockungsmittel, Kalkhydrat Neutralizing agent, flocculant, hydrated lime
88th
Belüfteraufsatz, Aufsatz Aerator attachment, attachment
8a8a
Aufsatzeingang tower entrance
99
Trichter funnel
1010
Ablauf (des ersten Moduls 1)Expiration (of the first module 1 )
1111
zweites Modul second module
1212
Injektionsbecken, Flockungshilfsmittelzugabebecken, Injektionskammer Injection basin, flocculation aid adding basin, injection chamber
1313
Flockungsreifebecken Flockungsreifebecken
1414
Container des zweiten Moduls „Flockungsreifung“ Container of the second module "flocculation"
1515
Zuleitung für das Injektionsbecken 12 Supply line for the injection basin 12
1616
vertikales Paddelwerk vertical paddle work
16a16a
vertikale Achse des Paddelwerks 16 vertical axis of paddling 16
1717
Überleitungsöffnung Transfer port
1818
vertikale Umlenkwand vertical deflection wall
1919
horizontales Paddelwerk  horizontal paddling work
19a19a
horizontale Achse des Paddelwerks 19 horizontal axis of paddling 19
2020
Überleitung zur Sedimentation Transition to sedimentation
2121
drittes Modul third module
2222
Sedimentationsbecken Sedimentationsbecken
2323
Container des dritten Moduls „Sedimentation“, Sedimentationscontainer Container of the third module "sedimentation", sedimentation container
2424
Zulauf in das Sedimentationsbecken 22 Inflow into the sedimentation basin 22
2525
Lamellenseparatoren, Plattenabscheider Lamella separators, plate separators
2626
Klarwasserablaufleitungen, Ablaufleitung Clear water drain lines, drain line
2727
Klarwasserabzugseinrichtung, Klarwasserabzugsrinne, Klarwasserabzugsrinne mit Zahnschwellen Clear water extraction device, clear water drainage channel, clear water drainage channel with toothed thresholds
2828
Rohrsysteme (zur Schlammwasserabführung), Schlammabzugseinrichtung, Überleitung Pipe systems (for sludge water removal), sludge removal device, transfer
29 29
Entnahmebauwerk, Entnahmeschacht Removal structure, removal shaft
3030
Gebläsestation, Gebläse Blower station, blower
3131
viertes Modul „Schlammbehandlung“ fourth module "sludge treatment"
3232
Schlammpumpe slurry pump
3333
Voreindicker, Schlammeindicker Pre-thickener, sludge thickener
3434
Schlammentwässerungseinheit, Dekanter Sludge dewatering unit, decanter
3535
Schlammcontainer sludge container
3636
Klarwasserrückführung Clear water recirculation
3737
Schlammrücklauf Sludge recirculation
FHMFHM
Flockungshilfsmittel flocculants
MIDMID
Magnetisch-induktiver Durchflussmesser Magnetic-inductive flowmeter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 29502118 U1 [0007] DE 29502118 U1 [0007]
  • AU 002011274292 A1 [0007] AU 002011274292 A1 [0007]
  • DE 19834727 A1 [0009] DE 19834727 A1 [0009]

Claims (7)

Modulares System zur flexiblen Enteisenung von Wasser, umfassend – ein erstes Modul (1) mit einem oder mehreren parallel oder in Reihe angeordneten Containern (3), enthaltend jeweils mindestens ein Reaktionsbecken (2) mit mehreren Belüftern (6), deren Funktionsprinzip auf dem Prinzip einer Mammutpumpe (6) oder eines Ejektors beruht, wovon mindestens ein Belüfter (6) mit einem Belüfteraufsatz (8) für das Einbringen eines Feststoffs in das Reaktionsbecken (2) verbunden ist, – ein zweites Modul (11) mit einem oder mehreren parallel oder in Reihe angeordneten Containern (14), enthaltend jeweils mindestens ein Injektionsbecken (12) für die Injektion eines Flockungshilfsmittels und mindestens ein Flockenreifebecken (13) für abzusetzende Eisenhydroxidflocken, – ein drittes Modul (21) mit einem oder mehreren parallel oder in Reihe angeordneten Containern (23), enthaltend jeweils mindestens ein Sedimentationsbecken (22) für die Sedimentation von Eisenhydroxidflocken und eine Klarwasserabzugseinrichtung (27).Modular system for the flexible de-ironing of water, comprising - a first module ( 1 ) with one or more parallel or series containers ( 3 ), containing in each case at least one reaction tank ( 2 ) with several aerators ( 6 ), whose principle of operation is based on the principle of a mammoth pump ( 6 ) or an ejector, of which at least one aerator ( 6 ) with a ventilator attachment ( 8th ) for introducing a solid into the reaction tank ( 2 ), - a second module ( 11 ) with one or more parallel or series containers ( 14 ) containing in each case at least one injection basin ( 12 ) for the injection of a flocculant and at least one flocculation basin ( 13 ) for iron hydroxide flakes to be deposited, - a third module ( 21 ) with one or more parallel or series containers ( 23 ) containing in each case at least one sedimentation basin ( 22 ) for the sedimentation of iron hydroxide flakes and a clear water withdrawal device ( 27 ). Modulares System nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend ein viertes Modul (31) zur Behandlung von aus dem Sedimentationsbecken (22) des dritten Moduls (21) über eine Schlammabzugseinrichtung (28) abgezogenem Schlamm, wobei die Schlammbehandlung in Form einer Schlammeindickung in einem Schlammeindicker (33) und/oder Schlammentwässerung in einem Dekanter (34) erfolgen kann.Modular system according to claim 1, further comprising a fourth module ( 31 ) for the treatment of sedimentation basins ( 22 ) of the third module ( 21 ) via a sludge removal device ( 28 ), wherein the sludge treatment takes the form of a sludge thickening in a sludge thickener ( 33 ) and / or sludge dewatering in a decanter ( 34 ). Modulares System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Modul das Injektionsbecken als erstes Becken für eine Injektion eines Flockungshilfsmittels, vorzugsweise eines Polymers, vorgesehen ist, wobei das Injektionsbecken für die Einmischung des injiziierten Flockungshilfsmittels ein Vertikalpaddelwerk aufweist.Modular system according to claim 1 or 2, characterized in that in the second module, the injection basin is provided as a first basin for injection of a flocculation aid, preferably a polymer, wherein the injection basin for the interference of the injected flocculation aid has a Vertikalpaddelwerk. Modulares System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Modul ein sich dem Injektionsbecken anschließendes Reifebecken für das Wachsen der abzusetzenden Eisenflocken vorgesehen ist, in dem ein horizontales Paddelwerk für die Bereitstellung der notwendigen kinetischen Energie für die Flockenbildung und für das zerstörungsfreie Heben der aufgewachsenen Flocken in eine Überleitung zur Sedimentation angeordnet ist.Modular system according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the second module a the injection basin subsequent ripening is provided for the growth of the iron flakes to be deposited, in which a horizontal paddling for the provision of the necessary kinetic energy for flocculation and for non-destructive lifting of the grown flakes is arranged in a transfer line for sedimentation. Modulares System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Modul im Sedimentationsbecken zur effizienten Abscheidung Lamellenseparatoren (Plattenabscheider) in Schrägaufstellung angeordnet sind.Modular system according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the third module in the sedimentation basin for efficient deposition lamellar separators (plate) are arranged in an inclined position. Verfahren zur flexiblen Enteisenung von Wasser in einem modularen System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem a) das eisenreiche Wasser zur Enteisenung im ersten Modul (1) in ein Reaktionsbecken (2) über einen Zulauf (4) eingeleitet wird und im Reaktionsbecken (2) mindestens ein Neutralisationsmittel, vorzugsweise Kalkhydrat (7), über mindestens einen Belüfter (6), dessen Funktionsprinzip auf dem Prinzip einer Mammutpumpe (6) oder eines Ejektors beruht und der mit einem Belüfteraufsatz (8) für das Einbringen eines Feststoffs in das Reaktionsbecken (2) verbunden ist, eingebracht wird, während gleichzeitig Sauerstoff über diesen und gegebenenfalls andere Belüfter (6) in das Wasser (5a) des Reaktionsbeckens (2) eingetragen wird, c) eine Flockung von bereits kolloidal suspendiert vorliegendem Eisenhydroxid und anderen Feststoffen im durch Verfahrensschritt b) behandelten Wasser im zweiten Modul (11) durch Injektion von Flockungshilfsmitteln (FHM) in einem Injektionsbecken (12) und anschließend die Reifung der abzusetzenden Eisenhydroxidflocken in einem Flockenreifebecken (13) erfolgt und d) die Sedimentation der Eisenflocken in einem oder mehrere parallel betriebenen Containern in einem dritten Modul erfolgt und das überstehende Klarwasser durch eine Klarwasserabzugseinrichtung (27) einer Klarwasserablaufleitung (26) zugeführt wird.A method of flexible deferrisation of water in a modular system according to any one of claims 1 to 5, in which a) the iron-rich water for deferrisation in the first module ( 1 ) in a reaction tank ( 2 ) via an inlet ( 4 ) and in the reaction tank ( 2 ) at least one neutralizing agent, preferably hydrated lime ( 7 ), via at least one aerator ( 6 ), whose principle of operation is based on the principle of a mammoth pump ( 6 ) or an ejector and which is equipped with a ventilator attachment ( 8th ) for introducing a solid into the reaction tank ( 2 ), while at the same time oxygen is introduced via this and optionally other aerators ( 6 ) into the water ( 5a ) of the reaction tank ( 2 c) a flocculation of already present colloidally suspended iron hydroxide and other solids in the water treated by process step b) in the second module ( 11 ) by injection of flocculants (FHM) in an injection basin ( 12 ) and then ripening of the iron hydroxide flakes to be deposited in a flocculation basin ( 13 ) and d) the sedimentation of the iron flakes takes place in one or more parallel operated containers in a third module and the supernatant clear water through a clear water withdrawal device ( 27 ) a clear water drain line ( 26 ) is supplied. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Neutralisationsmittel in Suspension über einen Belüfterausgang (6b) des mit dem Belüfteraufsatz (8) verbundenen Belüfters (6) in das Wasser des Reaktionsbeckens (2) gelangt. A method according to claim 6, characterized in that the neutralizing agent in suspension via an aerator ( 6b ) with the aerator attachment ( 8th ) associated aerators ( 6 ) in the water of the reaction tank ( 2 ).
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