DE10317683A1 - Assembly to give clean drinking water, e.g. from a well and the like, has a nano filtration stage where the concentrate passes through phosphate precipitation before discharge directly into a body of water - Google Patents

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Abstract

The assembly to process water for drinking, e.g. from a well and the like, has a nano filtration or reverse osmosis stage (5) to deliver clean water (11) and a concentrate (19). The concentrate, together with a precipitation agent (23), passes through a phosphate precipitation (21), using one or more blade separators (27) or sand filters before release. The concentrate can be passed as acceptable clarified water for discharge directly into a body of water (29).

Description

Die Erfindung geht aus von einer Trinkwasseraufbereitungsanlage mit einer Nanofiltrationsanlage oder mit einer Umkehrosmoseanlage. Im Zusammenhang mit der Erfindung wird nachfolgend in der Regel nur von Nanofiltrationsanlagen gesprochen; gemeint sind jedoch stets auch Umkehrosmoseanlagen.The Invention is based on a drinking water treatment plant a nanofiltration system or with a reverse osmosis system. in the Connection with the invention is usually only below spoken of nanofiltration systems; however, they are always meant also reverse osmosis systems.

Trinkwasseraufbereitungsanlagen mit einer Nanofiltrationsanlage werden zum Beispiel eingesetzt, um das aus einem Brunnen oder einer Quelle geförderte Rohwasser zu enthärten und/oder zu reinigen.Drinking water treatment plants with a nanofiltration system, for example, to soften the raw water extracted from a well or a spring and / or to clean.

Dabei wird das Rohwasser einer Nanofiltrationsanlage unter Druck zugeführt. In der Nanofiltrationsanlage sind Membranflächen vorhanden durch die ein Teil des Rohwassers und zwar etwa 75 % bis 85 % hindurchgepresst wird. Da jedoch die Härtebildner im Rohwasser, insbesondere die Erdalkalimetalle wie Kalzium und Magnesium, nicht oder nur zum Teil durch die Membranfläche gelangen können, wird das Rohwasser beim Durchtritt durch die Membranfläche gefiltert und mindestens teilweise enthärtet. Dieses gereinigte Wasser wird als Reinwasser bezeichnet und kann als Trinkwasser genutzt oder einer weiteren Aufbereitung zugeführt werden.there the raw water is fed to a nanofiltration system under pressure. In The nanofiltration system has membrane surfaces through the one Part of the raw water and pressed about 75% to 85% becomes. However, since the hardness in raw water, especially the alkaline earth metals such as calcium and Magnesium, not or only partially through the membrane surface can, the raw water is filtered as it passes through the membrane surface and at least partially softened. This purified water is called pure water and can can be used as drinking water or used for further treatment.

Damit sich die Membranflächen nicht mit Verunreinigungen und/oder Härtebildnern zusetzen, ist es notwendig, einen Teilstrom des Rohwassers an der Membranfläche vorbeizuführen und dadurch die sich an der Membranfläche absetzenden Rückstände abzuspülen. In diesem Teilstrom des Rohwassers, der nachfolgend als Konzentrat bezeichnet wird, reichern sich die zurückgebliebenen Inhaltsstoffe des Rohwassers naturgemäß an.In order to the membrane surfaces it does not clog with impurities and / or hardening agents necessary to lead a partial flow of the raw water past the membrane surface and thereby rinsing off the residues deposited on the membrane surface. In this partial flow of raw water, which is subsequently called a concentrate is called, the remaining ingredients accumulate of the raw water naturally.

Um ein Ausfällen der Härtebildner im Rohwasser zu verhindern, wird vor dem Eintritt des Rohwassers in die Nanofiltrationsanlage dem Rohwasser beispielsweise ein Antiscalant auf Phopshatbasis (Phosphonat) oder ein Phosphat zugesetzt.Around a failure the hardening agent Preventing in the raw water is before the raw water enters an antiscalant in the raw water, for example based on phosphate (phosphonate) or a phosphate.

Dieses Antiscalant hat die Eigenschaft, die Härtebildner im Rohwasser in Lösung zu halten. Allerdings kann das mit dem Antiscalant versetzte Konzentrat wegen seines sehr hohen Phosphatgehaltes nicht ohne Weiteres in einen Vorfluter abgeleitet werden.This Antiscalant has the property of forming hardness in raw water solution to keep. However, the concentrate mixed with the antiscalant can because of its very high phosphate content not easily in a receiving water can be derived.

Alternativ ist es möglich, anstelle eines Antiscalants auf Phosphatbasis CO2 dem Rohwasser zuzusetzen. Allerdings sind die dabei entstehenden Betriebskosten sehr viel größer als beim Einsatz von Antiscalanten auf Phosphatbasis. Eine weitere allerdings unwirtschaftliche Alternative besteht darin, das Konzentrat einer Kläranlage zuzuführen.Alternatively, it is possible to add CO 2 to the raw water instead of a phosphate-based antiscalant. However, the resulting operating costs are much greater than when using anti-scalants based on phosphate. Another, however, uneconomical alternative is to send the concentrate to a sewage treatment plant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trinkwasseraufbereitungsanlage mit einer Nanofiltrationsanlage oder einer Umkehrosmoseanlage bereitzustellen, deren Betriebskosten gering sind und bei der das Konzentrat ohne weitere Maßnahmen in einen Vorfluter abgeleitet werden kann.The The invention is based on the object of a drinking water treatment plant with a nanofiltration system or a reverse osmosis system, whose operating costs are low and the concentrate without further measures can be derived into a receiving water.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Trinkwasseraufbereitungsanlage mit einer Nanofiltrationsanlage oder einer Umkehrosmoseanlage, wobei der Nanofiltrationsanlage oder der Umkehrosmoseanlage mit einem Antiscalant auf Phosphatbasis versetztes Rohwasser zugeführt wird und aus der Nanofiltrationsanlage Reinwasser und Konzentrat abgeführt wird, dadurch gelöst, dass das im Konzentrat enthaltene Phosphat in der Trinkwasseraufbereitungsanlage durch eine Phosphatfällungsanlage ausgefällt wird.This According to the invention, the task is at a Drinking water treatment plant with a nanofiltration plant or a reverse osmosis system, the nanofiltration system or Reverse osmosis system with a phosphate-based antiscalant Raw water supplied pure water and concentrate is removed from the nanofiltration plant, solved by that the phosphate contained in the concentrate in the drinking water treatment plant is precipitated by a phosphate precipitation plant.

Dadurch ist es möglich, den Phesphatgehalt im Konzentrat so weit abzusenken, dass das Konzentrat einem Vorfluter zugeführt werden darf. Somit wird die Umwelt entlastet und außerdem werden die sonst bei der Einleitung in eine Kläranlage anfallenden Abwassergebühren vollständig vermieden. Dadurch ergibt sich ein sehr wirtschaftlicher Betrieb der erfindungsgemäßen Trinkwasseraufbereitungsanlage. Dies gilt auch bei relativ kleinen Anlagengrößen.Thereby Is it possible, lower the phesphate content in the concentrate to such an extent that the concentrate fed to a receiving water may be. Thus, the environment is relieved and moreover the wastewater charges otherwise incurred when discharging into a sewage treatment plant are completely avoided. This results in a very economical operation of the drinking water treatment system according to the invention. This also applies to relatively small plant sizes.

Varianten der Erfindung sehen vor, dass dem Konzentrat vor dem Ausfällen des Antiscalants ein Fällmittel, insbesondere dreiwertige Eisensalze und/oder Aluminiumsalze, Granulate, insbesondere Eisen-II-Sulfat, und/oder Kalkmilch und/oder eine Polyelektrolytlösung eingesetzt wird. Mit diesen an sich bekannten Fällmitteln kann auf einfache und wirtschaftliche Weise die Ausfällung des im Konzentrat enthaltenen Phosphats ausgelöst werden.variants the invention provide that the concentrate before the precipitation of the Antiscalants a precipitant in particular trivalent iron salts and / or aluminum salts, granules, in particular iron (II) sulfate, and / or milk of lime and / or a polyelectrolyte solution becomes. With these known precipitants can easily and economical way of precipitating the contained in the concentrate Phosphate triggered become.

Die Phosphatfällung kann mit Schwerkraftunterstützung, insbesondere durch einen oder mehrere Lamellenseparatoren erfolgen. Alternativ kann die Phosphatfällung auch durch Filtration, beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer Sandfilter erfolgen.The phosphate precipitation can with gravity support, in particular by one or more lamella separators. Alternatively, phosphate precipitation also by filtration, for example with the help of one or more Sand filter done.

Die Auswahl einer geeigneten Variante der erfindungsgemäßen Trinkwasseraufbereitungsanlage kann von einem Fachmann in einen konkreten Anwendungsfall unter Berücksichtigung der dort gegebenen Randbedingungen ohne Weiteres vorgenommen werden.The Selection of a suitable variant of the drinking water treatment plant according to the invention can be taken by a specialist in a specific application consideration the boundary conditions given there can be made without further notice.

Für die Erfindung ist es auch ohne Bedeutung, ob eine Nanofiltrationsanlage zur Teilenthärtung des Rohwassers vorhanden ist oder ob eine Umkehrosmoseanlage zur Trinkwasseraufbereitung eingesetzt wird, da beide Anlagen mit Membranflächen arbeiten und diese vor der Zusetzung bedrohten Membranflächen mit einem Teilstrom des Rohwassers freigespült werden müsen.It is also irrelevant to the invention whether a nanofiltration system is partially softened tion of the raw water is available or whether a reverse osmosis system is used for drinking water treatment, since both systems work with membrane surfaces and these need to be flushed out with a partial flow of the raw water before the membrane surfaces are threatened.

Um die Funktionssicherheit der Trinkwasseranlage zu verbessern und die Qualität des gewonnenen Reinwassers weiter zu verbessern, ist es vorteilhaft, vor der Nanofiltrationsanlage oder der Umkehrosmoseanlage bei Bedarf einen Vorfilter vorzuschalten.Around improve the functional safety of the drinking water system and the quality of the pure water obtained, it is advantageous to in front of the nanofiltration system or the reverse osmosis system if required to connect a pre-filter.

Zur Druckerhöhung auf der Rohwasserseite der Nanofiltrationsanlage oder Umkehrosmoseanlage kann eine Förderpumpe vorgesehen sein, welche das Rohwasser mit einem geeigneten Druck in die Nanofiltrationsanlage oder die Umkehrosmoseanlage fördert.to pressure increase on the raw water side of the nanofiltration system or reverse osmosis system can be a feed pump be provided which the raw water with a suitable pressure into the nanofiltration system or the reverse osmosis system.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further Advantages and advantageous embodiments of the invention are the following drawing, its description and the claims can be found.

Zeichnungdrawing

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Trinkwasseraufbereitungsanlage.The only figure shows a schematic representation of a drinking water treatment plant according to the invention.

In der einzigen Figur ist ein Rohwasserbehälter 1 dargestellt, aus dem eine erste Förderpumpe 3 Rohwasser in eine Nanofiltrationsanlage 5 oder eine Umkehrosmoseanlage fördert.In the single figure is a raw water tank 1 shown from which a first feed pump 3 Raw water in a nanofiltration plant 5 or promotes a reverse osmosis system.

Im Folgenden wird ausschließlich der Begriff "Nanofiltrationsanlage 5'' verwendet. Gemeint ist jedoch immer auch eine Umkehrosmoseanlage. Beiden Anlagen ist gemeinsam, dass sie eine Membranfläche 7 aufweisen, durch welche ein Teil des Rohwassers gelangt und dabei von Verunreinigungen und/oder Härtebildnern befreit wird.In the following, only the term "nanofiltration system 5 '' used. However, it always means a reverse osmosis system. Common to both systems is that they have a membrane surface 7 have through which a part of the raw water passes and is thereby freed of impurities and / or hardness.

In Strömungsrichtung vor der Membranfläche 7 ist Rohwasser 9 vorhanden, während das durch die Membranfläche 7 geströmte Wasser von Verunreinigungen und Härtebildnern befreit ist und als Reinwasser 11 bezeichnet wird. Das Reinwasser 11 kann anschließend einer Entsäuerungsstufe 13 und einem Reinwasserbehälter 15 zugeführt werden.In the direction of flow in front of the membrane surface 7 is raw water 9 present while that through the membrane surface 7 streamed water is freed of impurities and hardness and as pure water 11 referred to as. The pure water 11 can then go through a deacidification stage 13 and a clean water tank 15 are fed.

Zwischen der erster Förderpumpe 3 und der Nanofiltrationsanlage 5 ist ein Spülwasserbehälter 4 mit einer zweiten Förderpumpe 6 vorgesehen. Mit Hilfe des Spülwasserbehälters 4 und der zweiten Förderpumpe 6 kann bei Bedarf die Membranfläche 7 der Nanofiltrationsanlage 5 gereinigt werden.Between the first feed pump 3 and the nanofiltration system 5 is a rinse water tank 4 with a second feed pump 6 intended. With the help of the rinse water tank 4 and the second feed pump 6 can the membrane surface if necessary 7 the nanofiltration system 5 getting cleaned.

Damit die im Rohwasser 9 enthaltenen Härtebildner, insbesondere die Erdalkalimetalle Kalzium und Magnesium, nicht ausfallen oder sich nicht an der Membranfläche 7 niederschlagen, wird dem Rohwasser vor dem Eintritt in die Nanofiltrationsanlage 5 ein Antiscalant, insbesondere ein Antiscalant auf Phosphatbasis, zugeführt. Die Zuführung des Antiscalants ist in der Figur durch einen Pfeil 17 angedeutet.So that in the raw water 9 contained hardness formers, especially the alkaline earth metals calcium and magnesium, do not fail or do not adhere to the membrane surface 7 precipitate, the raw water before entering the nanofiltration system 5 an antiscalant, in particular a phosphate-based antiscalant. The supply of the antiscalant is in the figure by an arrow 17 indicated.

Damit sich die Membranfläche 7 in der Nanofiltrationsanlage 5 nicht mit Härtebildnern oder anderen Verunreinigungen des Rohwassers 9 zusetzen kann, wird ein Teilstrom des Rohwassers aus der Nanofiltrationsanlage 5 vor der Membranfläche 7 abgezogen. Dadurch wird die Membranfläche mit Rohwasser gespült, welches dabei die an der Membranfläche 7 abgesetzten Härtebildner und Verunreinigungen aufnimmt und sie aus der Nanofiltrationsanlage 5 abführt. Dieser Teilstrom des Rohwassers wird als Konzentrat 19 bezeichnet.So that the membrane surface 7 in the nanofiltration plant 5 not with hardness formers or other impurities in the raw water 9 can clog, a partial flow of raw water from the nanofiltration system 5 in front of the membrane surface 7 deducted. This flushes the membrane surface with raw water, which is the one on the membrane surface 7 settled hardness and contaminants and takes them out of the nanofiltration system 5 dissipates. This partial flow of raw water is called a concentrate 19 designated.

In dem Konzentrat 19 befindet sich auch die gesamte dem Rohwasser 9 zugesetzte Antiscalantmenge 17, da das Antiscalant nicht durch die Membranfläche 7 der Nanofiltrationsanlage 5 gelangen kann. Dies bedeutet, dass die Phosphatwerte des unbehandelten Konzentrats 19 so hoch sind, dass das Konzentrat 19 nicht ohne Weiteres in einen Vorfluter abgeleitet werden kann.In the concentrate 19 there is also all of the raw water 9 added antiscalant amount 17 , because the antiscalant does not pass through the membrane surface 7 the nanofiltration system 5 can reach. This means that the phosphate levels of the untreated concentrate 19 are so high that the concentrate 19 cannot be easily derived into a receiving water.

Erfindungsgemäß wird nun vorgesehen, das Konzentrat 19 einer Phosphatfällungsanlage, die in der Figur mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet wird, zuzuführen und das Phosphat weitestgehend aus dem Konzentrat zu entfernen.According to the invention, the concentrate is now provided 19 a phosphate precipitation plant, which is identified in the figure by the reference symbol 21 is referred to, and to remove the phosphate as much as possible from the concentrate.

Dabei wird in einem ersten Schritt dem Konzentrat ein Fällmittel 23 zugegeben. Dieses Fällmittel 23 kann eine Metallsalzlösung, Kalkhydrat oder ein Aluminat sein. Des Weiteren kann, bei Bedarf, noch ein Flockungshilfsmittel, wie beispielsweise ein Polymer, zugegeben werden.In a first step, the concentrate becomes a precipitant 23 added. This precipitant 23 can be a metal salt solution, hydrated lime or an aluminate. Furthermore, a flocculant, such as a polymer, can be added if necessary.

Das mit Fällmittel und gegebenenfalls Flockungshilfsmittel versetzte und in einem Rührwerk 25 gut durchmischte Konzentrat 19 wird nun einer Absetzstufe 27 zugeführt. Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel einer Absetzstufe erfolgt die Absetzung des ausgefällten Phosphats mit Hilfe eines Lamellenseparators. Alternativ können auch andere Separatoren oder Filtrationseinrichtungen (nicht dargestellt) eingesetzt werden.The mixed with precipitant and optionally flocculant and in a stirrer 25 well-mixed concentrate 19 now becomes a weaning stage 27 fed. In the embodiment of a settling stage shown in the figure, the precipitated phosphate is settled with the aid of a lamella separator. Alternatively, other separators or filtration devices (not shown) can also be used.

Der Großteil des der Absetzstufe 27 zugeführten Konzentrats 19 verlässt die Absetzstufe 27 als Klarwasser zu einem Vorfluter 29. Am Grund des Lamellenseparators wird der Phosphatschlamm 30 abgezogen und entweder einer weiteren Behandlung und Aufbereitung oder einer landwirtschaftlichen Nutzung zugeführt. Ein Teil des Phosphatschlamms 30 wird in das Rührwerk 25 zurückgeführt. Durch diese teilweise Rückführung kann die Wirksamkeit der Phosphatfällung weiter verbessert werden.Most of the weaning stage 27 supplied concentrate 19 leaves the weaning stage 27 as clear water to a receiving water 29 , At the bottom of the lamella separator is the phosphate sludge 30 deducted and either used for further treatment and processing or for agricultural use. Part of the phosphate sludge 30 is in the agitator 25 recycled. This partial recycling can further improve the effectiveness of the phosphate precipitation.

Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln also auch in Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the drawing, its description and the claims disclosed Characteristics can essential to the invention both individually and in combination with one another his.

Claims (10)

Trinkwasseraufbereitungsanlage mit einer Nanofiltrationsanlage (5) oder einer Umkehrosmoseanlage, wobei der Nanofiltrationsanlage (5) oder der Umkehrosmoseanlage, mit einem Antiscalant auf Phosphatbasis versetztes Rohwasser zugeführt und aus der Nanofiltrationsanlage (5) Reinwasser (11) und Konzentrat (19) abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das im Konzentrat (19) enthaltene Phosphat ausgefällt wird.Drinking water treatment plant with a nanofiltration plant ( 5 ) or a reverse osmosis system, the nanofiltration system ( 5 ) or the reverse osmosis system, raw water mixed with a phosphate-based antiscalant and from the nanofiltration system ( 5 ) Pure water ( 11 ) and concentrate ( 19 ) is discharged, characterized in that that in the concentrate ( 19 ) contained phosphate is precipitated. Trinkwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Konzentrat (19) ein Fällmittel (23) zugesetzt wird.Drinking water treatment plant according to claim 1, characterized in that the concentrate ( 19 ) a precipitant ( 23 ) is added. Trinkwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Fällmittel (23) für das im Konzentrat enthaltene Phosphat dreiwertige Eisensalze und/oder Aluminiumsalze, Granulate, insbesondere Eisen-II-Sulfat, und/oder Kalkmilch und/oder eine Polyelektrolytlösung eingesetzt wird.Drinking water treatment plant according to claim 2, characterized in that as a precipitant ( 23 ) trivalent iron salts and / or aluminum salts, granules, in particular iron (II) sulfate, and / or milk of lime and / or a polyelectrolyte solution is used for the phosphate contained in the concentrate. Trinkwasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphatfällung mit Schwerkraftunterstützung erfolgt.Drinking water treatment plant according to one of the preceding Expectations, characterized in that the phosphate precipitation takes place with gravity support. Trinkwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphatfällung durch einen oder mehrere Lamellenseparatoren (27) erfolgt.Drinking water treatment plant according to claim 4, characterized in that the phosphate precipitation by one or more lamella separators ( 27 ) he follows. Trinkwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphatfällung durch Filtration erfolgt.Drinking water treatment plant according to claim 1, characterized characterized in that the phosphate precipitation takes place by filtration. Trinkwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphatfällung durch einen oder mehrere Sandfilter erfolgt.Drinking water treatment plant according to claim 6, characterized characterized in that the phosphate precipitation by one or more Sand filter is done. Trinkwasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klarwasser in einen Vorfluter (29) geleitet wird.Drinking water treatment plant according to one of the preceding claims, characterized in that the clear water in a receiving water ( 29 ) is conducted. Trinkwasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nanofiltrationsanlage (5) oder der Umkehrosmoseanlage ein Vorfilter vorgeschaltet ist.Drinking water treatment plant according to one of the preceding claims, characterized in that the nanofiltration plant ( 5 ) or a prefilter is connected upstream of the reverse osmosis system. Trinkwasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nanofiltrationsanlage (5) oder der Umkehrosmoseanlage eine erste Förderpumpe (3) vorgeschaltet ist.Drinking water treatment plant according to one of the preceding claims, characterized in that the nanofiltration plant ( 5 ) or the reverse osmosis system a first feed pump ( 3 ) is connected upstream.
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