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Verfahren zur Entmanganung und/oder zur Herabsetzung des Gehaltes
an organischen Stoffen und/oder zur Verbesserung des Geruches oder Geschmackes und/oder
zur Desinfektion von Wasser Neben Chlor, Chlordioxyd, Ozon, Luftsauerstoff und anderen
Oxydationsmitteln wird manchmal auch Permanganat zur Abtötung der Mikroorganismen,
zur Beseitigung von Geruchs- und Geschmacksstoffen und auch zur Oxydation des in
Wasser vorhandenen zweiwertigen gelösten Mangans benutzt. Dabei ist es sehr schwer,
das Permanganat bei der oft wechselnden Zusammensetzung des aufzubereitenden Wassers
so genau zu dosieren, daß einerseits die Gewähr für eine sichere Keimtötung und
möglichst vollständige Oxydation des zweiwertigen Mangans gegeben, andererseits
aber auch kein im Wasser verbleibender, dieses purpur färbender Permanganatüberschuß
mehr vorhanden ist. In der Praxis wird so aufbereitetes Wasserbisher überKies blankfiltriert,
wobei zwar das als braune Flocken ausgefalleneManganoxydhydrat mechanisch abgeschieden
wird, bei Überdosierung aber das gelöste Permanganat durch das Filter läuft. Wenn
auch die Mengen des gelösten Mangans zumeist nicht so groß sind, so führt dieser
Durchbruch bei späterer Ausscheidung des Mangans im Rohrnetz doch oft zu sehr unerwünschter
Braunfärbung des Wassers oder zu Verstopfungen.
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Es ist ein Verfahren zur Reinigung von Wasser bekannt, bei dem zur
Zerstörung von Mikroben und zur Oxydierung von organischen Substanzen im Wasser
Ozon bzw. aktiver Sauerstoff und Wasserstoffperoxyd durch Umsetzung von Erdalkalipermanganaten,
insbesondere Calcium- oder Aluminiumpermanganat mit Mangandioxyd, erzeugt werden.
Hierzu wird das mit Erdalkali- oder Aluminiumpermanganat versetzte Wasser über Weldonschlamm
filtriert. Nachteilig bei diesem Verfahren ist insbesondere, daß zwei sich verbrauchende
Reaktionskomponenten benötigt werden und daß die aus dem zugesetzten Permanganat
gebildeten Reaktionsprodukte, z. B. Aluminiumoxyd- und Manganoxydhydrat, sich auf
dem Filter absetzen und das Mangandioxyd in seiner Wirksamkeit beeinträchtigen.
Es besteht daher auch bei diesem Verfahren die Gefahr, daß Erdalkali- bzw. Aluminiumpermanganat
durch das Filter durchbricht.
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Es ist auch noch ein Verfahren bekannt, nach dem Wasser zur Reinigung
und Entkeimung ein überschuß von Permanganat zugesetzt wird, der durch Elektrolyse
als unlösliches Manganoxyd niedergeschlagen wird und durch Filtration entfernt werden
kann. Die bei diesem Verfahren für die Durchführung der Elektrolyse notwendigen
Vorrichtungen verteuern und komplizieren das Reinigungsverfahren. Außerdem entstehen
für den elektrischen Strom laufend zusätzliche Betriebskosten. Es wurde nun überraschenderweise
gefunden, daß man bei der Reinigung von Wasser mit Permanganat nicht nur eine sichere
Keimabtötung und vollständige Manganausscheidung vor dem Filter ohne Anwendung eines
elektrischen Stromes, sondern zugleich auch eine gegebenenfalls erforderliche Entfernung
oder Herabsetzung von Geruchs- und Geschmacksstoffen erzielen kann, ohne daß Mangan
in das Filtrat gelangt.
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Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Entmanganung
und/oder zur Herabsetzung des Gehaltes an organischen Stoffen und/oder zur Verbesserung
des Geruches oder Geschmackes und/oder zur Desinfektion von Wasser mittels eines
überschusses an Permanganat, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man zu reinigendem
Wasser kontinuierlich eine solche Menge Permanganat zusetzt, daß nach mindestens
1 Minute noch Permanganat nachweisbar ist, worauf man das Wasser über körnige Aktivkohle
leitet.
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Durch ein Aktivkohlefilter bricht das Permanganat nicht durch, weil
es durch die Kohle in unlösliches Manganoxyhydrat umgesetzt wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Aus- und Abscheidung
des Manganoxyhydrats aus dem überschuß des zugesetzten Permanganats allein durch
die reduzierende Wirkung der Aktivkohle. Die Umsetzung erfolgt selbsttätig und ohne
Steuerung bei der Filtration. Die in großem überschuß gegenüber dem Restpermanganat
vorhandene aktive Kohle wirkt im Gegensatz zu einem Kiesfilter oder zu einem Filter
aus Mangandioxyd außerdem noch adsorbierend und damit auch desodorisierend.
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Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann man das mit Permanganat
versetzte Wasser, das nach mindestens
1 Minute noch solches enthält, zur Abscheidung des ursprünglich darin enthaltenen
sowie des in Form von Permanganat zugespeisten Mangans an Stelle der Filtration
über eine Kornkohleschicht auch mit pulverförmiger Aktivkohle kontinuierlich oder
diskontinuierlich versetzen und die beladene Kohle dann z. B. in einem Sand- oder
Kiesfilter abscheiden. Ein solches Filter mit eingeschlämmter Pulverkohle, das gegebenenfalls
von Zeit zu Zeit rückgespült wird, arbeitet dann in ähnlicher Weise wie ein Kornkohlefilter.
Durch Wahl einer zweckmäßigen Körnung des Filtermaterials aus dafür geeigneten Stoffen
kann man in bekannter Weise die Eindringtiefe vergrößern und die Filterlaufzeit
verlängern. Für diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich
Filter, denen die zu filtrierende Flüssigkeit von beiden Enden der Filterschicht
her zugeführt wird und das Filtrat mittels eines Ableitungssystems aus dem Inneren
der Filterschicht entnommen wird.
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Die Abscheidung der Pulverkohle kann auch gegebenenfalls allein oder
zusammen mit einem Filterhilfsmittel über Anschwemmfilter erfolgen, wobei die suspendierte
und auch die bereits abgeschiedene Kohle mit ihrer Beladung gemäß der vorliegenden
Erfindung entmanganend wirken.
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Es ist bekannt, Wässer zum Zweck der Entkeimung und Desodorierung
mit elementarem Chlor im tlberschuß zu behandeln und das nicht aufgezehrte Chlor
durch eine Filtration des Wassers über Aktivkohle in Chlorionen umzuwandeln, die
im Wasser verbleiben.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen das dem Wasser zugefügte
Permanganat bei der Filtration vollständig in filtrierbare Stoffe umgewandelt und
aus dem behandelten Wasser entfernt.
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Beispiel I Ein durch Kiesfiltration von geringen mechanischen Verunreinigungen
befreites Wasser hatte bei pH 7,2 einen deutlichen Geruch und Geschmack nach Flußschlamm.
Der Permanganatverbrauch als Kennzahl für den Gehalt an organischen, bei 100° C
oxydierbaren Stoffen betrug, nach deutschen Einheitsverfahren in saurem Milieu bestimmt,
16 mg/1. Das Wasser enthielt 6,2 mg O2/1, etwa 800 Keime/cms (48 Std. bei 22° C
bebrütet) und hatte einen Mangangehalt von 1,2 mg Mn/1. Dazu wurde kontinuierlich
Kaliumpermanganat in Lösung zugespeist. Nach 1 Minute war der Permanganatgehalt
des damit versetzten Wassers auf 0,7 und nach einer weiteren Minute auf 0,5 mg KMn0/1
gesunken. Das schwach purpurfarbene Wasser war- dann bei Entnahme einer Probe keimfrei,
sein Geruch und Geschmack waren deutlich vermindert. Der Permanganatverbrauch als
Kennzeichen des Gehaltes an organischen Stoffen war nur noch 13 mg/l, wenn er in
schwefelsaurem Milieu nach einer Kochdauer von 10 Minuten entsprechend den deutschen
Einheitsverfahren bestimmt wurde.
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Dieses mit KMn04 versetzte Wasser wurde nach einer Einwirkungsdauer
von 1 bis 3 Minuten über eine Schicht von 1 m Aktivkohle der Korngrößen von 0,5
bis 2,5 mm mit einer Geschwindigkeit von 20 m/h, auf den freien Filterquerschnitt
bezogen, bei 15° C filtriert. Das nach dem Permanganatzusatz teilweise sehr feindispers
ausgeschiedene oder sich noch als gelöste Manganverbindungen in dem Wasser befindliche
Mangan wurde dabei restlos in dem Aktivkohlefilter festgehalten. Der Auslauf enthielt
bei der Analyse kein Mangan, keine Keime und keine Geruchs- und Geschmacksstoffe,
auch als nach 24 Stunden kontinuierlicher Beaufschlagung des Filters wegen Erreichung
eines Widerstandes von 3 m Wassersäule das Filter abgestellt und rückgespült wurde.
Nach der Spülung zur Entfernung des abgeschiedenen Manganschlammes konnte das Filter
dann oftmals in gleicher Weise mit praktisch dem gleichen Effekt wieder benutzt
werden.
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Die lange benutzte, nach dem Spülen in den Poren der Kohle noch Manganoxydhydrat
enthaltende Filtermasse kann auch nach dem Abtrocknen an anderer Stelle wie Entmanganungskies
weiterverwendet werden und hat ein sehr gutes Entmanganungsvermögen auch für andersartige,
nicht mit Permanganat aufbereitete Wässer. Beispiel II Das aufbereitete Wasser wie
im Beispiel l wurde nach dem Zusatz von KMn04 nach 1 Minute Einwirkungsdauer mit
8 mg sehr feingemahlener Aktivkohle/1 in wäßriger Suspension versetzt und nach weiteren
5 Minuten als Teilstrom über ein Sandfilter von 1/z m Schicht mit einer Geschwindigkeit
von 5 m/h zur Abscheidung der Kohle filtriert. Ein anderer Teilstrom wurde zusammen
mit 1 mg Kieselgur/1 durch ein mit Gur als Vorschicht versehenes Kerzenfilter gedrückt.
In beiden Fällen wurde bis zur Erreichung eines Widerstandes, der eine Spülung notwendig
machte, ein manganfreies, entkeimtes und geschmack- und geruchstofffreies Filtrat
erhalten.