DE1232055B

DE1232055B - Process for the production of both chemically and physically highly effective filter materials used for water treatment

Info

Publication number: DE1232055B
Application number: DEA39091A
Authority: DE
Inventors: Joseph Keller
Original assignee: HYDROLOGIE AG F
Current assignee: HYDROLOGIE AG F
Priority date: 1961-12-23
Filing date: 1961-12-23
Publication date: 1967-01-05

Description

Verfahren zur Herstellung von sowohl chemisch als auch physikalisch hochwirksamen, zur Wasseraufbereitung dienenden Filtermaterialien Die Anmeldung betrifft ein Verfabren zur Herstellung von sowohl chemisch als auch physikalisch hochwirksamen, zur Wasseraufbereitung dienenden Filtermaterialien.Process for the production of both chemically and physically highly effective filter materials used for water treatment. Registration relates to a method of making both chemically and physically highly effective filter materials used for water treatment.

In der Wasseraufbereitungstechnik werden im wesentlichen zwei Arten von Filtermaterialien verwendet; einmal solche, bei denen mit einer chemischen Beeinflussung des Wassers eine mechanische Filterwirkung verbunden ist, während die zweite Art der Filtermaterialien sich bei beträchtlichen Porenvolumen in besonderer Weise zur Erzielung physikalischer Effekte eignet. There are essentially two types in water treatment technology used by filter materials; once those with chemical influences of the water is connected to a mechanical filter effect, while the second type the filter materials are used in a special way when the pore volume is considerable Achieving physical effects is suitable.

Filtermaterialien der ersten Art, die also in der Hauptsache chemisch wirken, werden z. B. zur Entsäuerung, Enteisenung und Entmanganung des Wassers, z. B. in Form gebrochener und geformter stückiger Körper, verwendet. Solche Körper können beispielsweise aus CaCO, oder CaC03 MgCO3 oder MgCO3 oder MgCO3 MgO oder CaCO3 MgO oder CaCOs MgCO MgO oder CaCO3 MgO Ca(OH)2 oder CaCO8 MgCO3 MgO Ca(OH)2 bestehen. Sie werden unter anderem durch Brennen von Magnesit -oder Dolomit in Stückform oder durch Formung und vollständige oder teilweise Rekarbonisation von pulverförmigem oder körnigem Kalk, Kalk-Magnesit-Mischungen, kaustisch gebranntem Dolomit u. dgl. hergestellt. Filter materials of the first kind, which are mainly chemical act, z. B. for deacidification, iron removal and manganese removal of the water, z. B. in the form of broken and shaped lumpy body used. Such bodies can for example from CaCO, or CaCO3 MgCO3 or MgCO3 or MgCO3 or MgO CaCO3 MgO or CaCOs MgCO MgO or CaCO3 MgO Ca (OH) 2 or CaCO8 MgCO3 MgO Ca (OH) 2 exist. They are made, among other things, by burning magnesite or dolomite in lump form or by molding and complete or partial recarbonization of powdery or granular lime, lime-magnesite mixtures, caustic burned dolomite and the like. manufactured.

Der Hauptrepräsentant für Filtermaterialien zweiter Art, deren Wirkung also insbesondere in physikalischen Effekten ausgeprägt ist, ist Aktiv-Kohle, deren Verwendung in der Wasseraufbereitungstechnik im wesentlichen sich aus zwei typischen Eigenschaften dieses Materials ergibt. Es besitzt ein beträchtliches Porenvolumen und ist auf diese Weise besonders einsatzfähig zur Erzielung physikalischer Effekte. In vielen Fällen ist auch die Reduzierwirkung der Kohle von Bedeutung. The main representative for filter materials of the second kind, their effect So it is particularly pronounced in physical effects, activated charcoal is whose Use in water treatment technology essentially consists of two typical ones Properties of this material results. It has a considerable pore volume and in this way is particularly useful for achieving physical effects. In many cases, the reducing effect of the coal is also important.

In der Wasseraufbereitung wird Aktiv-Kohle deshalb z. B. zur Adsorption von Schmutz- und Schwebestoffen, Eisen, Mangan, zur Beseitigung von Geruch und Geschmack sowie zur Entchlorung verwendet. Activated charcoal is therefore used in water treatment. B. for adsorption of dirt and suspended matter, iron, manganese, to remove smell and taste as well as used for dechlorination.

Beide Arten von Filtermaterialien sind indes in ihren Wirkungen und damit in ihrem Anwendungsbereich beschränkt. Both types of filter materials are, however, in their effects and thus limited in their scope.

Was die durch ihre chemische Wirksamkeit ausgezeichneten Filtermaterialien betrifft, so reicht ihr Adsorptionsvermögen bei weitem nicht an dasjenige von Aktiv-Kohle heran, so daß die vorstehend beschriebenen Filtermaterialien dieser Art im Anwendungsbereich der Aktiv-Kohle bisher praktisch kaum eingesetzt wurden. What about the filter materials, which are characterized by their chemical effectiveness is concerned, their adsorptive capacity is nowhere near that of activated charcoal approach, so that the above-described filter materials of this type in the field of application activated charcoal has hardly been used so far.

Aktiv-Kohle unterliegt in ihrer Anwendung wieder- um anderen Beschränkungen. Wenn sie in gekörnter Form als Filtermaterial zur Anwendung gelangt, so wird damit ein Nachteil in Kauf genommen. Je nach der physikalischen oder chemischen Beschaffenheit der am Filterkorn mechanisch zurückgehaltenen Stoffe tritt eine vollständige oder nahezu vollständige Verstopfung der aktiven Oberfläche ein, so daß die physikalischen Funktionen des Filtermaterials schließlich ganz zum Erliegen kommen. Wenn die Oberfläche der Aktiv-Kohle-Körner mit adsorbierten Stoffen völlig beladen ist, wird die gesamte Filterfüllung entweder verworfen und durch frisches Material ersetzt, oder sie muß durch Behandlung mit Wasserdampf und geeigneten Waschmitteln von diesen Stoffen wieder befreit werden. Beide Methoden wirken sich so ungünstig für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens aus, daß sie dessen Anwendung völlig in Frage stellen können. When used, activated carbon is subject to around other restrictions. If it is used in granular form as a filter material, it is used with it accepted a disadvantage. Depending on the physical or chemical nature of the substances mechanically retained on the filter grain occurs a complete or almost complete clogging of the active surface, so that the physical Functions of the filter material finally come to a standstill. When the surface If the activated charcoal grains are completely loaded with adsorbed substances, the whole becomes Filter filling either discarded and replaced with fresh material, or it must by treating these substances with steam and suitable detergents to be freed again. Both methods have such an adverse effect on profitability of the procedure so that they can completely question its application.

Wird das Filtermaterial verworfen, so geht praktisch der größte Teil des Aktiv-Kohle-Korns, nämlich der Teil, der im Inneren der Oberfläche liegt, für die Ausnutzung verloren.If the filter material is discarded, practically most of it goes of the activated carbon grain, namely the part that lies inside the surface for the exploitation lost.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein neues Filtermaterial zu schaffen, bei dem die Eigenschaften eines chemisch hochwirksamen Filtermaterials wie der erwähnten, durch Brennen von Magnesit oder Dolomit erzeugten und geformten Kalzium-Magnesium-Verbindungen einerseits sowie die Eigenschaften eines physikalisch hochwirksamen Filtermaterials wie der Aktiv-Kohle andererseits miteinander vereinigt sind, so daß der beschränkte Anwendungsbereich der chemisch wirksamen Bestandteile des neuen Filtermaterials erweitert und gleichzeitig die mit der Verwendung gekörnter Aktiv-Kohle verbundenen Nachteile behoben werden. The object of the invention is to provide a new filter material with the properties of a chemically highly effective filter material like the one mentioned, produced and shaped by firing magnesite or dolomite Calcium-magnesium compounds on the one hand as well as the properties of a physical one On the other hand, highly effective filter material such as activated charcoal are combined with one another are, so that the limited scope of the chemically active ingredients of the new filter material and at the same time the granular Active charcoal related disadvantages are resolved.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von sowohl chemisch als auch physikalisch hochwirksamen, zur Wasseraufbereitung dienenden Filtermaterialien, die im Laufe des Aufbereitungsprozesses allmählich abgebaut und verbraucht werden. The invention relates to a method for the production of both chemically as well as physically highly effective filter materials used for water treatment, which are gradually broken down and consumed in the course of the treatment process.

Dies erfindungsgemäße Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß chemisch wirksame Erdalkalisalze, wie z. B. CaCO oder CaCO, MgCO3 oder MgCO3 oder MgCO3 MgO oder CaCG3 MgO oder CaCO3 MgCO3 MgO oder CaCO3 MgO Ca(OH)2 oder CaCO3 MgCO3, MgO Ca(OH)2, sowie als physikalisch wirksame Komponente Aktiv-Kohle in möglichst feinem gleichmäßigem Verteilungszustand sowie in einem dem Wassercharakter sowie dem Aufbereitungszweck entsprechenden Mengenverhältnis miteinander zu einem homogenen Filtermaterial, das z. B. körnige Gestalt haben kann, verbunden werden. This method according to the invention is essentially characterized in that that chemically active alkaline earth salts, such as. B. CaCO or CaCO, MgCO3 or MgCO3 or MgCO3 MgO or CaCG3 MgO or CaCO3 MgCO3 MgO or CaCO3 MgO Ca (OH) 2 or CaCO3 MgCO3, MgO Ca (OH) 2, as well as active charcoal as a physically active component in as much as possible fine even distribution state as well as in one of the water character as well to a homogeneous proportion corresponding to the processing purpose Filter material, the z. B. granular shape can be connected.

Das erfindungsgemäße Filtermaterial kann z. B. in körniger Form erzeugt und verwendet werden. Es sind dann in jedem einzelnen Korn homogen physikalisch hochwirksame Partikelchen, z. B. Aktiv-Kohle-Partikelchen neben chemisch wirksamen Partikelchen, z. B. The filter material according to the invention can, for. B. generated in granular form and used. They are then physically homogeneous in each individual grain highly effective particles, e.g. B. activated carbon particles in addition to chemically effective Particles, e.g. B.

Erdalkalisalzen, vorhanden.Alkaline earth salts, present.

Erfindungsgemäß können den beschriebenen kombinierten Filtermaterialien im Zuge des Herstellungsvorganges Stoffe zugegeben werden, die besondere Wirkungen des Filtermaterials hervorrufen. Solche Zusatzstoffe sind z. B. Phosphorsalze, Silikate, Metaliverbindungen, wie MnO2, Fe2O3 x H2O, oder metallische Stoffe mit oligodynamischer Wirkung. According to the invention, the combined filter materials described In the course of the manufacturing process, substances are added that have special effects of the filter material. Such additives are e.g. B. phosphorus salts, silicates, Metal compounds such as MnO2, Fe2O3 x H2O, or metallic substances with oligodynamic Effect.

Dem kombinierten Filtermaterial können auch bakterizid wirkende Bestandteile einverleibt werden. The combined filter material can also contain bactericidal components be incorporated.

Die Filtermaterialien gemäß der Erfindung werden z. B. derart hergestellt, daß ihre Bestandteile nacheinander in beliebiger Reihenfolge in genügend zerkleinerter Form vor oder noch während der Formgebung gegebenenfalls unter Zugabe von Bindemitteln, wie Ton, Silikatlösungen u. dgl., miteinander vermischt werden, Dabei können den kombinierten Filtermaterialien andere Komponenten, wie z. B. die erwähnten Phosphorkomponenten durch Zugabe von Phosphorsalzlösungen sowie Phosphaten und Phosphorsäure, ferner die angegebenen Metallsalzkomponenten durch Zugabe entsprechender Metallsalzlösungen oder metallischer Stoffe, homogen einverleibt werden. Auch können Magerungsmittel, wie z. B. ungebrannter Marmor, ungebrannter Magnesit, ungebrannter Dolomit, Kohle, Schlacke, Bims u. dgl., den Filtermaterialien im geeigneten Stadium ihrer Herstellung und Formgebung in möglichst weitgehender Verteilung zugefügt werden. The filter materials according to the invention are e.g. B. manufactured in such a way that their components are comminuted sufficiently one after the other in any order Mold before or during molding, optionally with the addition of binders, such as clay, silicate solutions and the like, are mixed with one another combined filter materials other components, such as B. the mentioned phosphorus components by adding phosphorus salt solutions as well as phosphates and phosphoric acid, furthermore the specified metal salt components by adding appropriate metal salt solutions or metallic substances, are incorporated homogeneously. Also, lean agents, such as B. unfired marble, unfired magnesite, unfired dolomite, coal, Slag, pumice and the like, the filter materials at the appropriate stage of their manufacture and shaping are added as widely as possible.

Das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen kombinierten Filtermaterialien läßt sich indes auch abändern und in anderer Weise ausgestalten. The production method described above for the inventive combined filter materials can, however, also be modified and in other ways shape.

Je nach dem Wassercharakter sowie der gewünschten Wirkung kommen dabei Materialien mit einem unterschiedlichen Verhältnis der chemisch wirksamen Bestandteile sowie der Aktiv-Kohle zueinander zur Anwendung. Bei einer Filterung des aufzubereitenden Wassers über ein derartig zusammengesetztes Filtermaterial treten folgende Wirkungen auf: Die in der äußeren Schale der Filterkörner befindlichen Aktiv-Kohle-Partikelchen adsorbieren die im Wasser vorhandenen und durch Aktiv-Kohle adsorbierbaren Bestandteile. Die in dieser Schale eingebetteten Partikelchen an Erdalkalisalzen gehen während des Adsorptionsvorgangs in Lösung. Infolge dieses Lösungsvorganges tritt eine Lockerung des Verbandes ein, so daß bei der Rückspülung des Filterbettes die mit den adsorbierten Bestandteilen beladenen Aktiv-Kohle-Partikelchen mit dem Rückspülwasser abgeschwemmt werden. Sowohl durch die Herauslösung der Erdalkalipartikelchen als auch durch die Abschwemmung der beladenen Aktiv-Kohle-Partikeln bei der Rückspülung werden immer wieder Schalen mit frischen Partikeln freigelegt, so daß praktisch eine völlige Ausnutzung des gesamten Korns in bezug auf adsorptive und alkalisierende Wirkung stattfindet. Depending on the character of the water and the desired effect materials with a different ratio of the chemically active Components as well as the activated charcoal to each other for the application. With a filter of the water to be treated through such a composite filter material The following effects occur: Those located in the outer shell of the filter grains Activated charcoal particles adsorb those present in the water and activated charcoal adsorbable components. The particles embedded in this shell Alkaline earth salts go into solution during the adsorption process. As a result this solution process loosening of the bandage occurs, so that when the filter bed is backwashed the activated carbon particles loaded with the adsorbed constituents with the Backwash water can be washed away. Both through the dissolution of the alkaline earth particles as well as by washing away the loaded activated carbon particles during backwashing shells with fresh particles are repeatedly exposed, so that practical full utilization of the entire grain in terms of adsorptive and alkalizing Effect takes place.

Die von den Erdalkalipartikeln ausgehende Wirkung der Hebung des pH-Wertes hat jedoch nicht nur Bedeutung im Hinblick auf die schon angeführte Entsäuerung, Enteisenung und Entmanganung des Wassers, sie wirkt sich vielmehr fördernd auf die durch die Aktiv-Kohle hervorgerufenen adsorptiven Prozesse aus und löst diese in manchen Fällen überhaupt erst aus. The effect of the uplift of the alkaline earth particles However, the pH value is not only important with regard to the deacidification already mentioned, Iron removal and manganese removal of the water, it has a rather beneficial effect on the Adsorptive processes caused by the activated charcoal and dissolve them in In some cases, it only comes out in the first place.

So hat sich z. B. in der Praxis ergeben, daß durch Hebung des pH-Wertes im aufzubereitenden Wasser eine wesentlich bessere und wirtschaftlichere Beseitigung der Huminsäure und der huminsauren Salze durch Aktiv-Kohle gegeben ist.So has z. B. in practice show that by raising the pH in the water to be treated a much better and more economical disposal the humic acid and the humic acid salts is given by activated charcoal.

Durch die Wahl des Filtermaterials, also eines solchen mit einem kleineren oder größeren Anteil eines bestimmten Erdalkalisalzes oder bestimmter Erdalkalikombinationen, hat man es völlig in der Hand, in welchem Maß der Abbau der Kohlepartikeln erfolgen soll und inwieweit der pH-Wert des Wassers innerhalb der für Reinwasser zulässigen Grenze angehoben werden soll. Wenn z. B. ein stark aggressives Wasser mit einem geringen Gehalt an Huminsäure vorliegt, so wird man mit Erfolg ein chemisch wirksames Material einsetzen, dessen Erdalkalikomponente den in der Wasseraufbereitung benutzten dolomitischen bekannten Filtermaterialien entspricht, wobei dessen Anteil im Filterkorn höher als 50 01, liegt. By choosing the filter material, i.e. one with one smaller or larger proportion of a certain alkaline earth salt or certain Alkaline earth combinations, it is completely up to you to what extent the degradation the coal particles should take place and to what extent the pH of the water within the limit admissible for pure water is to be increased. If z. B. a strong aggressive water with a low content of humic acid is present, so one will successfully use a chemically active material, its alkaline earth component the well-known dolomitic filter materials used in water treatment corresponds, whereby its proportion in the filter grain is higher than 50 01.

Bei einem schwach aggressiven, sehr weichen, manganhaltigen Wasser wird man dagegen darauf achten, daß der Anteil der Aktiv-Kohle höher liegt als der Anteil an dolomitischem Filtermaterial, weil bereits durch Inlösunggehen einer sehr kleinen Menge des letzteren der für die Entmanganung günstige pH-Wert erreicht werden kann. With a slightly aggressive, very soft, manganese-containing water you will, however, make sure that the proportion of activated carbon is higher than that Percentage of dolomitic filter material, because it already dissolves a lot small amount of the latter, the pH value favorable for demanganization can be achieved can.

Mit dem in der Wasseraufbereitung erfindungsgemäß angewendeten Material aus einer Aktiv-Kohle-Kombination mit Erdalkalisalzen können natürlich auch die rein chemischen Wirkungen der Aktiv-Kohle erzielt werden, so daß dadurch die chemischen Wirkungen der Erdalkalisalze wirksam ergänzt werden können. With the material used in water treatment according to the invention from an activated carbon combination with alkaline earth salts can of course also be used purely chemical effects of activated charcoal can be achieved, so that the chemical Effects of the alkaline earth salts can be effectively supplemented.

So kann in erfindungsgemäßer Anwendung eines aus Aktiv-Kohle und Erdalkalisalzen kombinierten Materials gleichzeitig mit der Entsäuerung, Enteisenung und Entmanganung auch eine Entchlorung des Wassers erreicht werden.For example, one of activated charcoal and alkaline earth salts can be used in accordance with the invention combined material at the same time as deacidification, iron removal and manganese removal dechlorination of the water can also be achieved.

Die angegebenen Wirkungen solcher aus mehreren Bestandteilen bestehenden Materialien haben dadurch wirtschaftlich eine große Bedeutung, daß sich mit Hilfe eines solchen Materials in einem Filterbehälter Wirkungen erzielen lassen, die sich sonst nur bei dem Einsatz mehrerer Filtermaterialien in vor- bzw. nachgeschalteten Filtern ergeben. Eine weitere wirtschaftliche Bedeutung liegt, wie geschildert, darin, daß eine vollständige Ausnutzung der einzelnen Körner bei erfindungsgemäßer Anwendung der beschriebenen Materialien möglich ist und daß die Aktiv-Kohle nicht mehr, wie bisher, regeneriert zu werden braucht oder unter teilweiser Ausnutzung verworfen werden muß. The stated effects of those consisting of several components Materials are of great economic importance because they help such a material in a filter container effects can be achieved that otherwise only when using several filter materials in upstream or downstream Filter result. Another economic importance is, as described, in that a full utilization of the individual grains according to the invention Use of the materials described is possible and that the activated carbon is not more, as before, needs to be regenerated or with partial utilization must be discarded.

Claims

Claims: 1. Process for the production of both chemically as well as physically highly effective filter materials used for water treatment, which are gradually broken down and consumed in the course of the treatment process, d a d u r c h that chemically active alkaline earth salts, such as CaCO2 or CaCOa MgCO3 or MgCO3 or MgCO3 MgO or CaCO3 MgO or CaCO3 MgCO3 MgO or CaCO3 MgO Ca (OH) 2 or CaCO2 MgCO8 MgO Ca (OH) 2, as well as a physically effective component Activated charcoal in the finest possible even distribution state and in one the water character as well as the treatment purpose appropriate proportions together to form a homogeneous filter material which, for. B. can have a granular shape, get connected.

2. The method according to claim 1, characterized in that the filter materials before or during the shaping apart from alkaline earths and activated charcoal further for the Filtering the water effective substances such. B. phosphorus salts, silicates, metal compounds, such as B. MnO2, Fe2O3xH2O, or metallic substances with an oligodynamic effect be incorporated in an even distribution.

3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that Bactericidal components are incorporated into the combined filter material.

4. Process according to Claims 1 to 3, characterized in that Lean agents are incorporated into the filter material.

Considered publications: German Patent Specifications No. 37 349, 289 061, 290961.