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Anlage zur mechanischen Reinigung und Chlorung von Wasser Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur mechanischen Reinigung und Chlorung von
Wasser, insbesondere für Trinkwasserzwecke. Die Anlage eignet sich besonders zur
Montage auf Fahrzeugen und zur Verarbeitung von Rohwasser, wie es zur Trinkwasserbereitung
verwendet zu werden pflegt, insbesondere von Oberflächenwasser aus Seen, Flüssen,
Kanälen u. dgl.
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Es sind bereits zahlreiche Anlagen und Verfahren zur Reinigung und
Chlorung von verschmutztem und keimhaltigem Wasser bekannt. Die Reinigung, d. h.
die Entfernung von Schwebstoffen, geschieht gewöhnlich in der Weise, daß man dem
Rohwasser Flockungsmittel, wie Natriumaluminat oder Eisenchlorid zusetzt, und die
durch die Flockung ausgeschiedenen Schwebstoffe in Filtern aus dem Wasser entfernt.
Zur Entkeimung des Wassers wird dieses gechlort. Ein bekanntes Chlorungsmittel ist
z. B. Natriumhypochlorit. Um eine schnelle Keimtötung zu bewirken, wird häufig eine
sehr hohe Chlondosis zugegeben. Innerhalb der Filteranlage erfolgt dann eine Entchlor
rung, so daß das aus der Anlage austretende Reinwasser kein Chlor oder nur noch
einen geringen, zulässigen Chlorgehalt aufweist.
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Für die Filter, in .denen .die Abscheidung .der Schwebstoffe und die
Entchlorung des Wassers erfolgt, sind bisher schon die verschiedensten Vorschläge
hinsichtlich deren Aufbau und der zur Verwendung kommenden Filterwerkstoffe gemacht
worden. Bekannt sind z. B. Mehrschichtenfilter, bei denen die einzelnen Filterschichten
oder -betten aus verschiedenartigen Materialien bestehen. Ein bekannter Filterwerkstoff
ist z. B. Lavakies, der in körniger Form als Filterschicht dient. Zur Entchlorung
ist Aktivkohle seit langem bekannt.
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Die erfindungsgemäße Anlage zur mechanischen Reinigung und Chlorung
von Wasser besteht aus einem Kessel, der ein Entchlorungsfilterbett aus Aktivkohle
und darüber ein mechanisches Filterbett aus körnigem Material enthält und dessen
darüber befindlicher Leerraum mit der mit zwei Dosiervorrichtungen für Flokkungs-
und Chlorungsmittel ausgestatteten Rohwasserzufuhr verbunden ist, während sich am
Fuß des Kessels der Reinwassensammelraum mit der zugehörigen Ableitung befindet,
wobei die Anlage dadurch gekennzeichnet ist, daß die untere Schicht des mechanischen
Filterbettes aus Polystyrolkörnern (Korngröße 1,0 bis 2,0 mm) und die obere Schicht
in an sich bekannter Weise aus Lavakies (Körnung 0,5 bis 3,0 mm) besteht.
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Man hat zwar bisher Kunststoffe schon bei Filtern verwendet, jedoch
nicht in körniger Form, sondern nur in Faserform als innig verfilztes Gefüge zum
Abscheiden feinster Schwebstoffe aus Gasen oder in feindispergierter Form, um damit
Filterkörper aus faserförmigen oder körnigen Stoffen zu behandeln, auf denen die
Kunststoffpartikeln niedergeschlagen werden.
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Das geringe Gewicht des nach der Erfindung zu verwendenden Polystyrol-Filtermaterials
erlaubt es, gegenüber dem wesentlich schwereren Lavakies auch in fahrbaren Anlagen
verhältnismäßig große Filterbetten vorzusehen.
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Es hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, die,erfindungsgemäße Anlage
in an sich bei derartigen Anlagen bekannter Weise durch mindestens einen weiteren
Kessel gleicher Art derart zu ergänzen, daß die Kessel für die Wasserreinigung in
Parallelschaltung benutzbar sind, während für die an sich bekannte Rückspülung eines
Kessels dieser einem anderen nachschaltbar ist.
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Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anlage mit zwei Kesseln ist in
der Zeichnung schematisch dargestellt.
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Mittels der Pumpe 1 wird durch .die Leitung 2 Rohwasser der Anlage
zugeführt.
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Mit 3 bis 6 sind zwei Dosiervorrichtungen bezeichnet, mittels deren
dem Rohwasser Flockungs- bzw. Chlorungsmittel zugesetzt wird. Durch den Verteiler
7 wird das mit Flockungs- und Chlorungsmitteln versetzte Rohwasser gleichmäßig auf
die beiden Kessel 8 und 9 verteilt. Die Leistungsmesser
10 und 11
gestatten, die Menge des durchlaufenden Rohwassers zu messen.
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Die Kessel 8 und 9 sind in gleicher Weise aufgebaut. Durch die Rohrleitung
12 gelangt das Rohwasser in den Oberteil des Kessels 8, tritt dort zunächst in den
Leerraum 13 und durchläuft nacheinander drei Filterschichten 14 bis 16 und tritt
schließlich als gereinigtes, zum Trinken geeignetes Wasser -durch den
Düsenboden
17, durch' die Rohrleitung 18 und gegebenenfalls noch durch ein besonderes Filter
19 aus der Anlage aus. Die Gaze 12a, z. B. auf Polyamidbasis, verhindert beim Rückspülen
das Ausspülen der Filtermaterialien. Zwischen den Filterschichten 15 und 16 ist
noch eine Düsenplatte 15 a aus Kunststoff angeordnet, -idie ein Hochtreiben der
Aktivkohleschicht 16 beim Rückspülen des Kessels verhindert. Die Düsen im Düsenboden
17 sorgen beim Rückspülen für ein gleichmäßiges Verteilen des Wassers. In das Leitungssystem
der Anlage sind Rohrschieber 20 bis 30 in üblicher Ausführung und Zapfhähne 31 bis
33, z. B. zur Entnahme von Wasserproben, eingebaut.
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Bei normalem Trinkwasserreinigungabetrieb der Anlage sind die Rohrschieber
20 bis 23, 26, 29 und 30 geöffnet, während die Rohrschieber 24, 25, 27 und 28 geschlossen
sind. Die Manometer 34 und 35 dienen zur Überprüfung des in der Anlage herrschenden
Wasserdruckes. Die Dosiervorrichtungen 3, 4 und 5, 6 sind ebenfalls in untereinander
gleicher Weise aufgebaut und dienen dazu, dem Rohwasser Flockungs- bzw. Chlorungsmittel
zuzusetzen, so daß unter Vermeidung einer Unter- oder Überdosierung selbst bei stark
schwankenden Wasserdurchflußmengen -das jeweils eingestellte Zusatzverhältnis -stets
eingehalten wird.
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Solche Dosiervorrichtungen sind an sich bekannt. Sie können beispielsweise
in der Weise aufgebaut sein, rdaß ein Regelventil mittels eines Steuerorgans mit
variabler Durchflußöffnung einen Differenzdruck erzeugt, der dazu ausgenutzt wird,
aus dem Behälter 4 bzw. 6 eine der durchfließenden Wassermenge gemäß dem gewünschten
und eingestellten Verhältnis entsprechende Menge Lösung zu verdrängen. Die Dosierung
erfolgt z. B. mittels einer zweiten Blenderöffnung mit gleichfalls variablem Querschnitt,
die vom Meßteil zwangläufig gesteuert wird.
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Der Zusatz von Flockungs- oder Chlorungsmitteln nach Art und Menge
richtet sich nach der Analyse des aufzubereitenden Rohwassers. Als Flockungsmittel
kann z. B. Ferrichlorid und als Chlorungsmittel Natriumhypochlorit verwendet werden.
Wird als weiteres Flockungsmittel z: B. Natriumalum:inat verwendet, so wird idieses
aus der Dosiereinrichtung für das Chlorungsmittel zugesetzt. Um ein einwandfreies
Trinkwasser zu erhalten, erfolgt die Dosierung der Chemikalien in oder Weise, =daß
das Rohwasser einen p$ Wert möglichst von 6 bis 7 erhält.
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Dem Rohwasser werden verhältnismäßig große Chlordosen, nämlich 2 bis
5 mg Chlor pro Liter, zugesetzt. Die zuzusetzende Chlormenge richtet sich auch .danach,
ob das aus der Anlage abfließende Beinwasser noch einen gewissen vorgeschriebenen
Chlorgehalt aufweisen -soll.
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Es ist ohne weiteres möglich, das Beinwasser mit jedem gewünschten
Chlorüberschuß abzugeben. Der Chlorüberschuß wird durch entsprechende überdosierung
an der Dosiervorrichtung 5, 6 eingestellt.
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Das Rohwasser gelangt in dem Kessel 8 zunächst in den Leerraum 13,
wo eine Flockung der Schwebeteilchen stattfindet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen,
daß :die Durchströmzeit des Wassers durch :den Leerraum 13 etwa 12 Minuten beträgt.
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Das so vorbehandelte Wasser durchströmt dann eine Filterschicht 14
aus Lavakies (Korngröße 0,5 bis 3,0 mm) und sodann die Filterschicht 15 aus Poly-
i styrolkörnern (Korngröße von 1,0 bis 2,0 mm). Ein solches Material hat sich als
besonders vorteilhaft erwiesen, da es ein geringes Gewicht besitzt, säure-und chlorbeständig
ist und außerdem in glatten, scharfkantigen Körnern vorliegt. Die etwa-150 bis 200
mm starke Filterschicht 15 aus Polystyrolkörnern liegt unmittelbar ohne trennende
Zwischenschicht unter der Filterschicht 14 aus Lavakies. Da Polystyrol :ein spezifisches
Gewicht von nur etwa 0,9 hat, .dringen die Polystyrolkörner sangsam in die Lavakiesschicht
14 nach oben und lockern diese dabei, so daß es vermieden wird, @daß durch die ausgeschiedenen
Flocken die Filterschicht 14 verstopft und Klumpen gebildet wenden. Dadurch wird
erreicht, :daß der Durchströmwiderstarnd des .erfindungsgemäß aufgebauten Filters
selbst bei mehrstündigem ununterbrochenem Betrieb mit stark verunreinigtem Wasser
nicht nennenswert steigt, während bei einem bekannten Filter mit einem mechanischen
Filterbett allein aus Lavakieskörnern eine derartige Lockerung des Filterbettes
nicht stattfindet und daher der Durchströmwiderstand verhältnismäßig rasch ansteigt.
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In den vorerwähnten Filterschichten 14, 15 findet im wesentlichen
das Festhalten des Eisenchloridschlammes statt. Zuletzt durchtritt das Wasser eine
Aktivkohleschicht 16, in :der die Entchlorung sowie. die Geruchs- und Geschmacksbeseitigung
(z. B. von Phenolen) stattfindet. Als vorteilhaft hat sich eine abriebfeste Stäbchenkohle
von 3 mm Länge und 1 mm Durchmesser erwiesen.
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Bei einer ausgeführten Anlage betrug die Gesamthöhe jedes Kessels
etwa 1700 mm bei einem Durchmesser von 760 mm. Die Höhe des Leerraumes 13 war etwa
400 mm, die Dicke der Filterschicht 15 etwa 200 mm, ,die der Filterschicht 14 etwa
400 mm und die der Aktivkohleschicht 16 etwa 200 mm. Mit der ausgeführten Anlage
konnten etwa 80001 gereinigtes Trinkwasser stündlich geliefert werden.
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Die Anordnung von zwei oder mehr Kesseln gleicher Art gestattet es,
außer der vorerwähnten Parallelschaltung bei geringem Bedarf an Reinwasser nur einen
einzelnen Filterkessel zu betreiben. Ferner ermöglicht die Anordnung mehrerer Kessel
eine Rückspülung, d. h. eine Durchleitung von Reinwasser durch einen der Kessel
in umgekehrter Richtung, durchzuführen, um eine Abführung der abgeschiedenen Fremdstoffe
zu bewirken. Dies kann bei einer Anlage mit zwei oder mehr Kesseln in der Weise
geschehen, daß :durch Betätigung der im Rohrleitungssystem vorgesehene Rohrschieber
ein Kessel einem anderen nachgeschaltet wird.
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Soll z. B. der Kessel 9 mit Reinwasser aus dem Kessel 8 rückgespült
werden, so werden die beim Nor-. malbetrieb geöffneten Rohrschieber 21, 23 und 26
geschlossen, während der beim Normalbetrieb geschlossene Rohrschieber 25 geöffnet
wird.
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Beinwasser aus dem Kessel 8 strömt dann durch die Leitung 18 in umgekehrter
Richtung ,durch den Kessel 9 und fließt .durch den geöffneten Rohrschieber 25 aus
dem Stutzen 36 ab. Entsprechend wird verfahren, wenn der Kessel 8 mit Beinwasser
aus dem Kessel 9 rückgespült werden isoll.
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Steht Beinwasser aus einer anderen Quelle, z. B. aus einem Hydranten,
zur Verfügung, so lassen sich auch beide Kessel gleichzeitig rückspülen.
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Hierzu werden die Schieber 20, 21, 27; 28, 24, 25 geöffnet, während
.die Schieber 22, 23, 26, 29 und 30 geschlossen werden. Das Hydrantenwasser strömt
dann wie beim Normalbetrieb das Rohwasser durch -die Rohrschieber 20, 21, 27, 28,
durch die beiden Kessel 8 und 9 und tritt über die Rohrschieber 24, 25 aus dem Stutzen
36 wieder aus. Die Dosiervorrichtungen 3 bis 6 werden hierbei außer Betrieb gesetzt.
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Bei der ausgeführten Anlage war eine Rückspülung etwa alle 6 bis 8
Stunden bei Dauerbetrieb erforderlach,
bei weniger verschmutztem
Rohwasser genügte auch eine etwa alle 10 Stunden erfolgende Rückspülung.
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Soll das aufzubereitende Wasser auch von chemischen Kampfstoffen und
Giften gereinigt werden, so kann man das Reinwasser, nachdem es die vorbeschriebene
Anlage (durchlaufen hat, noch durch ein zusätzlich zuschaltbares Filter 19, das
mit speziell für die Entfernung chemischer Kampfstoffe und Gifte geeigneten Filtermaterialien
beschickt ist, laufen lassen.