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Verfahren zur Vorreinigung von Wässern durch Langsamfiltration Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vorreinigung von Wässern durch Langsamfiltration
mittels eines Filters, der mit einem aktivierbaren Anschwemmittel beschichtet wird.
Bisher erfolgt die Aufbereitung von verunreinigten Wässern durch Vorschalten eines
mittelstark basischen bis stark basischen Ionenaustauschers in der Chloridform vor
die Aufbereitungsanlage oder durch Zugabe von Schwermetallsalzen zum aufzubereitenden
Wasser. Die ausgefällten Schwermetallhydroxyde wurden durch Filtration über Kiesfilter
entfernt. Hierbei traten Nachteile dadurch ein, daß schon nach kurzer Betriebszeit
die nutzbaren Volumenkapazitäten der Ionenaustauscher sich verminderten und die
Qualitäten der vollentsalzten Wässer sich verschlechterten. Als Hauptstörungen konnten
wasserlösliche organische Substanzen, wie Huminsäuren, Detergentien und Farbstoffe,
sowie kolloidal disperse Substanzen ermittelt werden. Um die Entfernung der störenden
Verunreinigungen durchzuführen, müssen mehrere getrennte Verfahrensschritte durchgeführt
werden, wodurch sich die Kosten der Aufbereitung erhöhen.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, Pflanzen oder Tierfasern mit Alkalien
zu kochen und anschließend mit Tonerde, Eisenoxydhydrat, gallertartiger Kieselsäure
oder sonstigen Kolloidsubstanzen zu sättigen und diese so aufbereitete Masse als
Filterhilfsmittel zu verwenden.
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Die Aktivierung erfolgt durch Zugabe von Schwermetalloxyden oder Kieselsäure.
Das hat den Nachteil, daß für die Entfernung der Verunreinigungeü nur eine geringe
Austauschkapazität zur Verfügung steht.
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Es ist auch bekannt, bei der Zuckerherstellung die Kieselgur -durch
eine Säurebehandlung zu reiiktivieren, um ihre Filtrierfähigkeit wieder zu gewinnen.
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Bekanntlich hat Kieselgur nur ein sehr geringes Absorptionsvermögen für
Huminsäure, Detergentien und Farbstoffe, während kolloidal disperse Substanzen befriedigend
zurückgehalten werden. Es wird hierbei nicht die geringe Absorptionsfähigkeit aktiviert,
sondern die mechanische Filtrierleistung der Kieselgur durch Herauslösung der verstopfenden
Substanzen aus den Kapillaren.
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Ferner ist es bekannt, zu einem aufzubereitenden Wasser Anschwemmfiltermittel
zu setzen, wie Bleicherde od. dgl. Hierbei wird jedoch das Anschwemmfiltermittel
als Beschwerungsmittel für das Metallhydroxyd zugesetzt, um die Absetzgeschwindigkeit
zu erhöhen. Der vorgeschriebene pH-Bereich hat nur die Aufgabe, den günstigen Flockungs-pH-Wert
zu erreichen. Hierzu kommt ein erheblicher Platzbedarf für die Aufbereitungsanlage,
die eine Vielzahl von Becken und Behältern erforderlich macht Die Erfindung hat,
sich zur Aufgabe gestellt, die aufgezeigten Nachteile auf - einfachste Weise
dadurch zu beseitigen, daß das Anschwemmungsmittel in an sich bekannter Weise durch
Behandeln mit 50/eiger Säure bei 60,bis 8011 C aktiviext Wurde und,#`daß
der pH-Wert des zu reinigenden Wassen, in einem Bereich von 8 bis 4 gehalten
wird.
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Die Erfindung. geht von der neuartigen Erkenntnis aus, dag
die Beseitigung von Auminsäure, Detergentien, Farbstoffen, kolloidale Teilch e'-n
od. dgl. aus natürlichen Wässern -in e - igpZ#-Anstigen Weise dann erfolgt,
wenn die aufzubereitenden Wässer erst nach Einstellung atl'einen.bestiniinte#i
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an sich bekannte Filterhilfsmittel, wie Glas-bzw. Aluminiumpulver, nicht zur Anwendung
kommen, weil eine erfindungsgemäße chemische Aktivierung von Glaspulver oder Aluminiumpulver
nicht möglich ist.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Wässer in einer
einzigen Anlage wirksam aufbereitet werden können, wenn diese Wässer nach Einstellung
auf einen pH-Bereich von 8 bis 4 über aktivierte Anschwemmschichten filtert
und die Verunreinigungen durch Ionenaustausch sowie durch Absorption entfernt werden.
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Die Einstellung des pH-Bereiches zwischen 8 und 4 erfolgt
je nach Beschaffenheit und nach den Eigenschaften der aufzubereitenden Wässer
durch Zugaben von Alkali oder Säuren oder Pufferlösungen.
Ein solcher
pH-Bereich läßt sich durch eine auf die Anschwemmittel und Dosierpumpe geschaltete
pH-Korrektur automatisch einstellen.
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Die Aktivierung der Anschwenunschichten erfolgt in bekannter Weise
in einer etwa 5%igen Säure bei etwa 60 bis 80' C während einer Dauer
von etwa 1 bis 4 Stunden. Die in den Anschwemmschichten vorhandenen Aktivstellen
werden mit Kationen bzw. Anionen beladen und in Wasserstoff- bzw. definierte Anionenform
übergeführt. Die in den Anschwemmschichten schon vorhandenen Aktivstellen werden
durch Änderung des pH-Bereiches des Arbeitsmediums der zu behandelnden Wässer vor
vorzeitiger Blockierung des Austauschvermögens, bewahrt.
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Es ist im Sinne der Erfindung, nur solche Anschwemmittel zu verwenden,
die sich durch verdünnte 5%ige Säure aktivieren lassen. Hierzu ge, hören unter anderem
beispielsweise Kaolin, Natrium-Bentonit und Calcium-Bentonit. Die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens mit solchen Anschwemmitteln hat zu folgendem Ergebnis
geführt, wobei das zu reinigende Wasser 4,4 mg Huminsäure pro Liter enthält:
1. Kaolin Die aktivierten Mineralien wurden in drei chromatographische Säulen
eingefüllt. Die Dicke der aktivierten Schicht betrug im Mittel 3 mm. Säule
1 wurde mit aktiviertem Koalin ohne Zusätze eingefüllt. In Säule2 wurde auf
eine Asbestschicht aktiviertes Kaolin aufgetragen, und in Säule 3 wurde nach
Auftragung der Asbestschicht ein Gemisch von Kaolin und nicht aktiviertem Filtercel
zur Erhöhung der Filtrationsgeschwindigkeit eingefüllt.
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Versuchsergebnisse Säule, 1:
Der Huminsäuregehalt im
aufbereiteten Wasser betrug 1,8 bis 1,5 mg/l.
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Säule 2: Der Huminsäuregehalt im Filtrat betrug im Mittel 2,1 mg/l.
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Säure 3:
Der Huminsäuregehalt im Filtrat betrug im Mittel
1,9 mg/l.
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2. Natrium-Bentonit Die Füllung der Säulen wurde unter den gleichen
Bedingungen, wie es oben mit Kaolin beschrieben wurde, vorgenommen. Versuchs#rgebnisse
Säule 1:
Der Huminsäuregehalt des Filtrats betrug 1,0
bis
1,1 mg/l.
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Säule 2: DerHuminsäuregehalt desFiltrats betrug lmg/l. Säule
3:
DerHuminsäuregehalt desFiltrats betrug 2mg/l. 3. Calcium-Bentonit
Versuchsergebnisse Säule 1:
Der Huminsäuregehalt des Filtrats betrug
0,8 mg/].
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Säule 2: Der Huminsäuregehalt des Filtrats betrug 1,3 mg/l.
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Säule 3:
Der Huminsäuregehalt des Filtrats betrug 1,4 mg/].
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt der Abbau von Huminsäuren
zwischen 53 und 821/o. Die Ergebnisse der durchgeführten Verfahren ge>-mäß
der Erfindung zeigen in eindeutiger Weise, daß erhebliche Fortschritte erzielt werden,
die sich mit den bekannten Verfahren nicht erreichen lassen. Die Schwankungsbreite
des Absorptionswirkungsgrades ist darauf zurückzuführen, daß die verwendeten Mineralien
unterschiedliche Absorptionskapazitäten haben.