DE202005019293U1

DE202005019293U1 - Vorrichtung zur Abtrennung partikulärer und echt gelöster Substanzen aus Flüssigkeiten

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Publication number: DE202005019293U1
Application number: DE200520019293
Authority: DE
Original assignee: WASSERTECHNISCHER ANLAGENBAU P; WASSERTECHNISCHER ANLAGENBAU PLAUEN GmbH
Current assignee: WASSERTECHNISCHER ANLAGENBAU P; WASSERTECHNISCHER ANLAGENBAU PLAUEN GmbH
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2015-12-10

Abstract

Vorrichtung zur Abtrennung partikulärer und echt gelöster Substanzen aus Flüssigkeiten und zur intensiven Behandlung, insbesondere von Badewasser dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Durchtritt durch einen Vorfilter (4), entsprechend dem Aufbereitungsziel des Wassers, ein vorzugsweise anteilig großer Volumenstrom mittels einer Haupt-Bypassleitung (17) zu einer Verschnittstelle (24) zugeführt wird, wobei der verbleibende Wasserstrom nach Konditionierung, beispielsweise mit einem Flockungsmittel an einer Impfstelle FM (5), zu einer Ultrafiltrationsanlage (7) geleitet wird und deren Filtratvolumenstrom aufgeteilt, in einer Umkehrosmosebypassleitung (19) zu einer Verschnittstelle (24) zuströmt, der jeweils andere geringere Ultrafiltrationsvolumenstrom, wird vorzugsweise, entsprechend der Umkehrosmosemembranempfindlichkeit, adäquat vorbehandelt, beispielsweise durch eine Entchlorungseinrichtung, und einer Umkehrosmoseanlage (10) zugeführt, wobei nachfolgend deren Permeatvolumenstrom mittels einer Durchflusssteuerarmatur (15), einer Aufhärtungseinrichtung (11) bei zu geringer Härte des Wassers eines Beckens (1) zugeführt, bei ausreichendem Härtegrad des Wassers an der Aufhärtungseinrichtung (11) vorbei, durch die Durchflusssteuerarmatur (14) geleitet wird, um anschließend das bedarfsweise aufgehärtete Wasser mittels der Umkehrosmosepermeatleitung (22) zur...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abtrennung partikulärer und echt gelöster Substanzen aus Flüssigkeiten, welche durch eine besondere Kombination an sich bekannter Anlagen und Vorrichtungen besteht, partikuläre und echt gelöste Substanzen aus Flüssigkeiten, insbesondere aus Badewasser, zu entfernen. Ein besonderer Effekt hoher Leistungsfähigkeit wird durch die Kombination bekannter Ultrafiltration in Verbindung mit einer Umkehrosmose erreicht, wodurch beispielsweise bei einer Badewasseraufbereitung es völlig ausreichend ist, lediglich einen Teilstrom des üblichen Umwälzvolumenstromes aufzubereiten. Es resultiert ein signifikant geringerer Raumbedarf bei dennoch höherwertigerer Wasserqualität.
Mit der DE 102 11 318 ist die Lösung eines Kreislaufverfahrens nebst Anlage zur Aufbereitung von Badewasser aus Schwimmbecken bekannt, bei dem im Bedarfsfall pulverförmige Aktivkohle zugegeben werden kann. Weiterhin ist eine zweite Membrananlage zur Schlammwasseraufbereitung installiert. Im Bedarfsfall kann diese zweite Membranstufe ebenfalls zur Badewasserfiltration verwendet werden. Damit ist dieses Kreislaufverfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Filtration des Badewassers ebenfalls durch Membranfiltration erfolgt und die zweite Membranfiltration für das Schlammwasser zumindest teilweise für die Filtration von Badewasser verwendet wird.
Dieser Lösung haftet jedoch der Nachteil an, dass die Aufbereitung des Wassers lediglich durch einen Membrantypus erfolgt. Dadurch kann das volle Wirkungsspektrum der Membrantechnologie nicht ausgeschöpft werden. Die Vorläufersubstanzen für Desinfektionsnebenprodukte werden nur unzureichend ohne Dosiermittel zurückgehalten.
Ferner ist mit DE 103 52 480 eine weitere Lösung für eine Wasseraufbereitungsanlage, insbesondere für in Schwimmbädern durch Sand- beziehungsweise Mehrschichtfilter anfallendes Schlammwasser, bekannt, welche dadurch gekennzeichnet ist, indem das anfallende Schlammwasser zwischengespeichert und anschließend mittels eines Sandfilters vorbehandelt und einer Elektrolysezelle mit zumindest einer Anode sowie einer Katode geleitet wird. Wobei das Schlammwasser bei der Durchleitung durch die Elektrolysezelle und dem Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen Anode und Katode, einem Elektrolyseprozess unterworfen wird. Anschließend wird ein Teilstrom von etwa dreißig Prozent in einer entsprechenden Anlage entsalzt. Der aufbereitete Schlammwasserteilstrom und das entsalzte Wasser werden in einem Zwischenspeicher wieder zusammengeführt. Von dort wird das aufbereitete Schlammwasser in einen Zwischenspeicher des Beckenkreislaufes gegeben. Die Entsalzungsanlage arbeitet dabei mutmaßlich als Umkehrosmoseanlage.
Dieser Lösung haftet wiederum der Nachteil an, dass durch die elektrolytisch umzuwandelnden Substanzen insbesondere im Badebereich anfallendes Schlammwasser in derart geringen Konzentrationen vorliegen beziehungsweise vorliegen sollten, dass eine Elektrolyse äußerst energieaufwendig ist und Substanzen generiert werden, die eventuell noch unerwünschter sind, als beispielsweise Wasserstoff.
Weiterhin ist mit der DE 198 14 705 ein Verfahren nebst Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Schwimmbadewasser bekannt, bei welchem ein Kreislauf des aufbereiteten Wassers mit oxidierend wirkenden Chemikalien versetzt wird, um unerwünschte Wasserinhaltsstoffe in leichtflüchtige Substanzen umzuwandeln, welche durch Strippung aus der wässrigen Phase ausgetragen werden. Das aufbereitete Wasser wird mit dem anderen Teilstrom wieder verschnitten und nachfolgend wieder in das Becken eingeleitet. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasserstrom vor der Einleitung des Gases wenigstens ein Stoff zugeführt wird, um die im Teilstrom vorhandenen Vorläufer unerwünschter Stoffe in gasförmige Produkte zu oxidieren oder zu modifizieren, die daraufhin mittels des Gasstromes aus der Flüssigkeit ausgetrieben und mit dem Gasstrom abgeführt werden.
Dieser Lösung haftet insbesondere der Nachteil an, dass durch Verwendung eines chlorhaltigen Oxidationsmittels eine Umwandlung von Wasserinhaltsstoffen stattfinden kann, deren Reaktionsprodukte im Allgemeinen zu vermeiden sind, da diese überwiegend gesundheitsgefährdend, teilweise sogar krebserregend sind. Weiterhin nachteilig ist bei dieser Lösung, dass diese Substanzen zum Teil durch Belüftung nicht aus der Wasserphase austreibbar sind. Das heißt, sie verbleiben im Badewasser. Bei Verwendung von Wasser stoffperoxid als Oxidationsmittel ist einzuwenden, dass dies in der Trinkwasseraufbereitung nicht einsetzbar ist.
Schließlich ist mit der DE 41 35 166 die Lösung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Reinigen von Wasser bekannnt welches dadurch gekennzeichnet ist, indem eine Elektrodialyseeinheit in Kombination mit einer Umkehrosmoseeinheit Einsatz findet, wobei die Elektrodialyseeinheit ein oder mehrere Paare von Entmineralisierungs- und Konzentrierungskammern vorsieht, die durch für Anionen, beziehungsweise Kationen durchlässige Membranen begrenzt sind und da diese Kammern zwischen einem Paar von Elektrodenkammern angeordnet sind, die ihrerseits an den Enden angeordnet sind, wobei darüber hinaus ein Durchlauf von Speisewasser durch die Entmineralisierungskammern vorgesehen ist, während ein elektrischer Gleichstrom zwischen dem genannten Elektrodenpaar angelegt ist, wodurch der Salzgehalt der Speiselösung reduziert und ein Übertritt von Salz von den Entmineralisierungskammern zu den Konzentrierungskammern verursacht wird. Bei dieser Lösung wird praktisch das aufbereitete Wasser mit den Aufbereitungsverfahren Ultrafiltration sowie Elektrodialyse und Umkehrosmose behandelt. Lösungsgemäß wird das Konzentrat der Umkehrosmose zur Elektrodialyse rückgeführt, um eine höhere Wasserausbeute zu erreichen.
Dieser Lösung haftet jedoch der Nachteil an, dass der optimale pH-Wert der Elektrolyse in einem pH-Bereich von 3,5 bis etwa 5,5 liegt. Bei den aufgezeigt aufzubereitenden Wässern sollte der pH-Wert in einem Vorzugsbereich von etwa 6,5 bis ungefähr 7,2 liegen. Zur effektiveren Behandlung wären pH-Verschiebungen notwendig, welche einen hohen Chemikalieneinsatz erforderlich machen, wodurch relativ hohe Kosten entstehen. Ein zusätzlicher Nachteil ist in den ebenfalls hohen Energiekosten der Elektrolyse zu sehen, wodurch dieses Verfahren als unökonomisch zu bezeichnen ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher verfahrenstechnisch ein Badewasser qualitativ so hochwertig und gezielt aufbereitet werden kann, dass es völlig ausreichend ist, lediglich nur einen Teilstrom aufzubereiten. Nach der Vermischung des aufbereiteten Volumenstromes durch Ultrafiltration und teilweise mittels Umkehrosmose mit dem unaufbereiteten Wasser einer Haupt-Bypassleitung, besitzt dieses Wasser als Aufgabenmerkmal eine höhere Qualität als das Filtratwasser einer bisher üblichen Sand- oder Mehrschichtfiltration, welches im Vollstromverfahren aufbereitet wurde. Die Membranverfahren, beispielsweise Ultrafiltration, erheben einen geringen Raumanspruch bei qualitativ mindestens gleichwertiger Aufbereitungsleistung gegenüber herkömmlichen Filtrationsverfahren, wie beispielsweise per Sandoder Mehrschichtfiltration. Im weiteren Zusammenhang mit der Gegebenheit, lediglich einen Teilstrom aufzubereiten ist es möglich, die Aufbereitungsanlage lediglich auf den notwendigen Teilstrom auslegen zu müssen. Dadurch ist der erforderliche Raumbedarf der Aufbereitungsanlage mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und seiner Anlage deutlich geringer, als bei den bekannten Verfahren nach dem aufgezeigten Stand der Technik, besonders aber gegenüber der Sand- oder Mehrschichtfiltration. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist der Einsatz eines zweiten Membrantyps. Die Umkehrosmosemembran bereitet das durch Ultrafiltration behandelte Wasser weitestgehend auf. Dadurch werden vorzugsweise organische Substanzen aus dem Badewasser entfernt, wodurch vermieden wird, dass durch die folgende notwendige Desinfektion, insbesondere im Badewesen, Desinfektionsnebenprodukte entstehen, welche gesundheitsschädigend wirken. Häufig erschweren beispielsweise im Badewesen die durch Desinfektion gebildeten Substanzen erheblich die Einhaltung der Einleitungsbedingungen für die Direkt- und die Indirekteinleitung.
Die Aufgabe wird gelöst, durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgezeigten Merkmale. Die nachfolgenden Ansprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
Das Wesen der Vorrichtung besteht in den nachstehend aufgeführten technischen Merkmalen: Aus einem Becken wird über eine Schwallwasserleitung beispielsweise abgebadetes Wasser einem Schwallwasserbehälter zur hydraulischen Pufferung zugeleitet. Eine daran anschließende Pumpe pumpt die Flüssigkeit zur Vorreinigung vorzugsweise durch einen Vorfilter in eine Haupt-Bypassleitung und zu einer Ultrafiltrationsanlage. Vorzugsweise wird das zu behandelnde Wasser vor der Ultrafiltration konditioniert, beispielsweise bei einer Schwimmbadwasseraufbereitung mit einem Flockungsmittel. Beim Vorhandensein unerwünscht hoher Konzentrationen von Substanzen, die durch Aktivkohle entfernbar sind, kann pulverförmige Aktivkohle gegebenenfalls zugegeben werden. Eine Ultrafiltrationsanlage filtriert beispielsweise feine durch Badegäste eingetragene Partikel, Bakterien und Viren vollständig ab. Diese werden mit dem Konzentrat aus dem Kreislauf ausgetragen. Das Filtrat der Ultrafiltration ist qualitativ hochwertiger als das beispielsweise in der Badewasseraufbereitung gegenwärtig übliche Filtrat der Sand- und Mehrschichtfilter. Bei zu geringem Desinfektionsmittelanteil im Filtrat wird vorzugsweise ein Desinfektionsmittel möglichst direkt nach der Ultrafiltration zudosiert. Ein vorzugsweise großer Teilstrom wird an der folgenden Umkehrosmose vorbeigeführt. Bei Empfindlichkeit der Umkehrosmosemembran gegenüber Wasserinhaltsstoffen, werden diese vorzugsweise vorher in einer Behandlungsstufe entfernt. Beispielsweise bei der Schwimmbadwasseraufbereitung wird durch die Empfindlichkeit gegenüber freiem Chlor der gegenwärtig verfügbaren Umkehrosmosemembranen das zu behandelnde Wasser mittels beispielsweise eines Aktivkohlefilters entchlort. Der bei Bedarf für die Umkehrosmosemembran aufbereitete, vorzugsweise Teilstrom wird mit einer Umkehrosmosemembran behandelt, um insbesondere den durch Badegäste eingetragenen „Gelösten Organischen Kohlenstoff" (Dissolved Organic Carbon = DOC) aus dem Badewasser zu entfernen. Der entscheidende Vorteil dieses Merkmals begründet sich mit der Tatsache, dass der DOC-Gehalt im Badewasser verringert wird, um die Umwandlung des DOCs in Desinfektionsnebenprodukte präventiv zu unterbinden. Desinfektionsnebenprodukte, die selbst auch entfernt werden, sind Substanzen, die häufig Grenzwertüberschreitungen im Badewasser und fortfolgend im zu entsorgenden Abwasser bewirken. Um einer Enthärtung des Wassers entgegenzuwirken, wird vorzugsweise eine Aufhärtungseinrichtung nach der Umkehrosmoseanlage angeordnet. Anschließend werden die vorzugsweise einzelnen Teilströme wieder an einer Verschnittstelle miteinander verschnitten. Beispielsweise wird bei Badewasserbehandlung vor der Einleitung ins Becken der pH-Wert korrigiert und ein Desinfektionsmittel zugegeben – wodurch bisher maßgeblich unerwünscht Desinfektionsnebenprodukte entstanden sind.
Durch die vorsorgliche Entfernung der Vorläufersubstanzen werden die gegenwärtig üblichen Konzentrationsüberschreitungen präventiv beseitigt und dadurch die Qualität des Badewassers – somit der Badekomfort gesteigert. Durch die Vermeidung der Desinfektionsnebenprodukte ist die erfindungsgemäße Vorrichtung äußerst umweltfreundlich gegenüber anderen Vorrichtungen.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:
1: das Schema der Vorrichtung
Aus einem Becken 1 läuft abgebadetes Wasser in einer Schwallwasserleitung 16 vorzugsweise in einen Schwallwasserbehälter 2. Eine Rohwasserpumpe 3 fördert einen Teil des Schwallwassers in einer Haupt-Bypassleitung 17 zu einer Verschnittstelle 24. Der andere Teilstrom wird durch einen Vorfilter 4 geleitet. Danach wird ein Flockungsmittel an einer Impfstelle FM 5 dosiert. Beim Vorhandensein unerwünscht hoher Konzentrationen von Substanzen, die durch Aktivkohle entfernbar sind, kann pulverförmige Aktivkohle durch eine Impfstelle pAK 6 zudosiert und anschließend einer Ultrafiltrationsanlage 7 zugeführt werden. Direkt danach befindet sich eine Impfstelle Ultrafiltrationsfiltrat 8 zur Dosierung eines Desinfektionsmittels zur Desinfektion bei Verkeimungsgefahr. Ein Teilstrom des vorzugsweise chlorhaltigen Ultrafiltrationsfiltrats aus einer Ultrafiltrationsfiltratleitung 18 wird mittels einer Zuleitung zur Umkehrosmoseanlage 20, beispielsweise mit einem Aktivkohlefilter 9 vorbehandelt. Der verbleibende, vorzugsweise größere Wasserstrom wird mit einer Umkehrosmosebypassleitung 19 an einer Umkehrosmoseanlage 10, Aktivkohlefilter 9 und Aufhärtungsanlage 11 vorbeigeleitet. Eine Umkehrosmoseanlage 10 bereitet das membrangerechte Wasser auf und leitet es mittels einer Umkehrosmosebypassleitung 21 zu einer Aufhärtungseinrichtung 11, deren Wirkung und Wirkungsintensität zur Erhöhung der Wasserhärte im Becken 1 über eine Durchflusssteuerarmatur 14 und eine Durchflusssteuerarmatur 15 zugeschaltet und variiert werden kann. Anschließend wird das Wasser einer Verschnittstelle 24 zugeleitet. Hier werden die Teilströme aus einer Haupt-Bypassleitung 17, einer Umkehrosmosebypassleitung 19 und aus einer Umkehrosmosepermeatleitung 22 miteinander verschnitten. Anschließend wird vorzugsweise bei Badewasserbehandlung mittels einer Impfstelle pH 12 der pH-Wert korrigiert und einer Impfstelle CI 13 das dem Becken 1 zufließende Wasser desinfiziert. Anfallendes Abwasser wird mit einer Abwasserleitung 23 abgeleitet.

1: Becken
2: Schwallwasserbehälter
3: Rohwasserpumpe
4: Vorfilter
5: Impfstelle FM
6: Impfstelle pAK
7: Ultrafiltrationsanlage
8: Impfstelle Ultrafiltrationsfiltrat
9: Aktivkohlefilter
10: Umkehrosmoseanlage
11: Aufhärtungseinrichtung
12: Impfstelle pH
13: Impfstelle CI
14: Durchflusssteuerarmatur
15: Durchflusssteuerarmatur
16: Schwallwasserleitung
17: Haupt-Bypassleitung
18: Ultrafiltrationsfiltratleitung
19: Umkehrosmosebypassleitung
20: Zuleitung zur Umkehrosmoseanlage
21: Umkehrosmosepermeatleitung
22: Umkehrosmosepermeatleitung
23: Abwasserleitung
24: Verschnittstelle

Claims

Vorrichtung zur Abtrennung partikulärer und echt gelöster Substanzen aus Flüssigkeiten und zur intensiven Behandlung, insbesondere von Badewasser dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Durchtritt durch einen Vorfilter (4), entsprechend dem Aufbereitungsziel des Wassers, ein vorzugsweise anteilig großer Volumenstrom mittels einer Haupt-Bypassleitung (17) zu einer Verschnittstelle (24) zugeführt wird, wobei der verbleibende Wasserstrom nach Konditionierung, beispielsweise mit einem Flockungsmittel an einer Impfstelle FM (5), zu einer Ultrafiltrationsanlage (7) geleitet wird und deren Filtratvolumenstrom aufgeteilt, in einer Umkehrosmosebypassleitung (19) zu einer Verschnittstelle (24) zuströmt, der jeweils andere geringere Ultrafiltrationsvolumenstrom, wird vorzugsweise, entsprechend der Umkehrosmosemembranempfindlichkeit, adäquat vorbehandelt, beispielsweise durch eine Entchlorungseinrichtung, und einer Umkehrosmoseanlage (10) zugeführt, wobei nachfolgend deren Permeatvolumenstrom mittels einer Durchflusssteuerarmatur (15), einer Aufhärtungseinrichtung (11) bei zu geringer Härte des Wassers eines Beckens (1) zugeführt, bei ausreichendem Härtegrad des Wassers an der Aufhärtungseinrichtung (11) vorbei, durch die Durchflusssteuerarmatur (14) geleitet wird, um anschließend das bedarfsweise aufgehärtete Wasser mittels der Umkehrosmosepermeatleitung (22) zur Verschnittstelle (24) zu leiten, um es dem Becken (1) nach Konditionierung wieder zuzuführen.
Vorrichtung als Anlage nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Ultrafiltrationsanlage (7) eine Impfstelle FM (5) und eine Impfstelle pAK (6) vorgeschaltet sowie eine Impfstelle Ultrafiltrationsfiltrat (8) nachgeordnet ist.
Vorrichtung als Anlage nach Punkt 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Zuleitung zur Umkehrosmoseanlage (20) und der Umkehrosmoseanlage (10) selbst, ein Aktivkohlefilter (9) angeordnet ist.
Vorrichtung als Anlage nach Punkt 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ultrafiltrationsanlage (7) eine Ultrafiltrationsfiltratleitung (18) den Volumenstrom der Umkehrosmosebypassleitung (19) der Verschnittstelle (24) zuführt, beziehungsweise den Volumenstrom über die Zuleitung zur Umkehrosmoseanlage (20), dem Aktivkohlefilter (9), die Umkehrosmoseanlage (10) und der Aufhärtungseinrichtung (11), oder alternativ der Durchflusssteuerarmatur (14) und schließlich der Verschnittstelle (24) zuführt.
Vorrichtung als Anlage nach den Punkten 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass Abwasserleitungen (23) die Ableitung des zu entsorgenden Wassers übernehmen.
Vorrichtung als Anlage nach den Punkten 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der zu behandelnde Volumenstrom vom Becken (1) über eine Schwallwasserleitung (16) vorzugsweise einem Schwallwasserbehälter (2) zugeführt wird und eine Rohwasserpumpe (3) den weiteren Transport des Volumenstromes zur Anlage übernimmt.