DE2049919C2

DE2049919C2 - Verfahren zur Gewinnung von Trinkwasser

Info

Publication number: DE2049919C2
Application number: DE2049919A
Authority: DE
Inventors: Alfred 6000 Frankfurt Kratz; Walter 6000 Frankfurt Lotz; Hans Dr. 6369 Dortelweil Wirth; Werner Dr. Wisfeld
Original assignee: Laboratorium fuer Adsorptionstechnik GmbH
Current assignee: Laboratorium fuer Adsorptionstechnik GmbH
Priority date: 1970-10-10
Filing date: 1970-10-10
Publication date: 1982-05-19
Also published as: DE2049919A1; IT1045251B; US3779909A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen von keimarmem Trinkwasser aus Rohv/asser durch Filtration über mit Mikroorganismen besiedelter Aktivkohle und vorherigem Behandeln mit sauerstoffhaltigem Gas in zwei biologischen Stufen. jo

Ein solches Verfahren ist aus der DDR-Patentschrift 57 570 bekannt, bei welchem nur mit Luft gearbeitet wird. Zur Geruchs- und Geschmacksverbesserung ist in der Wasserreinigung auch die Ozonbehandlung bekannt Sie wurde jedoch bisher nicht zu dem Zweck eingesetzt, den biologischen Abbau organischer Stoffe auf einem nachgeschalteten Adsorptionsmittel zu fördern. Zur Trinkwasserreinigung ist aus der CH-PS 4 39 135 eine adsorptive Aktivkohlebehandlung als Endstufe bekannt Als Oxidationsmittel kann hierbei auch Ozon dienen, doch braucht auf Verunreinigungen abbauende Mikroorganismen keine Rücksicht genommen zu werden, weil ein biologisch wirksamer Belag nicht von Bedeutung ist Beim Verfahren der DE-PS 12 15 065 wird dem Wasser Chlor oder Ozon zugesetzt, um Mangan- oder Eisenverbindungen zu oxidieren, die an Aktivkohle adsorbiert werden. Biologische Filter werden auch hier nicht verwendet

Obgleich nahezu alle im natürlichen Wasser vorkommenden organischen Verunreinigungen biologisch abbaubar sind, hat es sich gezeigt, daß manche dieser Verunreinigungen nur langsam abgebaut werden können. In diesen Fällen tritt der Nachteil auf, daß große Filter und lange Kontaktzeiten benötigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch diese Nachteile überwindet

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß man nach der ersten biologischen Stufe mindestens den überwiegenden Teil des behandelten Wassers mit Ozon versetzt, dieses so behandelte Wasser einer Verweilzeit unterwirft, die vereinigten Teilströme der zweiten biologischen Stufe zuführt und ferner Wasser aus der zweiten Stufe pro Liter mit mindestens 0,05 mg Chlor oder einer äquivalenten Menge eines anderen Desinfektionsmittels versetzt und in den beiden biologischen Stufen eine spezifische Belastung von weniger als 4 h~' einhält

Die Ozonbehandlung bewirkt dabei die Umwandlung biologisch schwer abbaubarer Substanzen in leicht abbaubare. Dies hat zur Folge, daß die Aktivkohleschichten der zweiten Einheit verkleinert werden können.

Gemäß der Erfindung leitet man das Rohwasser ohne vorherige Ozonbehandlung über eine Aktivkohleeinheit in der die biologisch leicht abbaubaren Substanzen aus dem Wasser entfernt werden. Vor Eintritt in eine zweite Aktivkohleeinheit begast man das Wasser mit einem ozon- und sauerstoffhaltigen Gasstrom. Man erreicht damit den für den aeroben Abbau erforderlichen Sauerstoffgehalt des Wassers. Gleichzeitig werden die in der ersten Einheit nicht zerstörten organischen Substanzen durch das Ozon biologisch angreifbar gemacht

Es ist also erfindungswesentlich, zuerst die biologisch leicht abbaubaren Stoffe zu entfernen, darauf in einer weiteren Stufe Oüon anzuwenden. Das hat gleichzeitig den wirtschaftlichen Vorteil, daß das teure Ozon nicht für auf biologischem Wege leicht entfernbare Substanzen verbraucht wird, sondern lediglich zum Aufschluß der biologisch weitgehend resistenten Stoffe dient

Um eine Beeinträchtigung der Bakterienflora in der zweiten Aktivkohleeinheit zu vermeiden, ist es notwendig, das noch vorhandene Ozon zu zerstören. Eine möglichst vollständige Reaktion des Ozons mit den organischen Wasserinhaltsstoffen wird dadurch erreicht daß man nach der Ozonzugabe einen Verweilzeitbehälter einschaltet, in dem eine Reaktionszeit von 2 bis 5 Minuten eingehalten wird. Aus diesem Verweilzeitbehälter fließt das Wasser in die zweite Aktivkohleeinheit

Anstelle von oder nach dem Verweilzeitbehälter kann das Restozon auch durch eine kleine Aktivkohlezwischenschicht zerstört werden, so daß möglichst kein Desinfektionsmittel in die zweite biologische Einheit gelangt

Damit in der zweiten Aktivkohleeinheit mit Sicherheit genügend Keime vorhanden sind, muß ein Teilstrom des aus der ersten Einheit austretenden Wassers ohne Ozonung auf direktem Wege in die zweite Einheit eingeleitet werden.

Eine weitere Verbesserung der Reinigungswirkung kann dadurch erhalten werden, daß man der biologisch wirksamen Filterkombination ein adsorptiv wirkendes Aktivkohlefilter nachschaltet in dem ein weiterer langsamer biologischer Abbau stattfinden kann.

Im Anschluß an den Filtrationsprozeß wird dem Wasser ein Desinfektionsmittel zugesetzt, wodurch der stets gegebenen Möglichkeit späterer Rohrnetzverkeimung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen keimarmen Wassers begegnet wird.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der den Beispielen 1 und 2 jeweils zugeordneten Fließbilder 1 und 2 beispielsweise erläutert

Beispiel 1

Es ist ein Flußwasser zu reinigen mit einem Gehalt an organischen Substanzen entsprechend einem KMnO₄-Wert von 45 mg/1 und einem NFVGehalt von 1,2 mg/1. Das Rohwasser wird über eine Leitung 1 einer Rieselsäule 2 zwecks Belüftung zugeführt und geht über Leitung 5 in die Aktivkohleeinheit 6. Die Leitungen 3 und 4 stellen die Zu- und Abführung des sauerstoffhaltigen Gases dar. Die Körnung der Aktivkohle in der Aktivkohleeinheit 6 liegt bei 2 bis 4 mm. Der Ablauf von

der Aktivkohleeinheit 6 geht mit einem ICMn(VWert von 25 mg/1 über die Leitung 7 in eine Ozonungsstufe 8. Durch eine Zuleitung 9 wird der Ozonungsstufe 8 aus einem Ozoniseur ozonhaltiges und sauerstoffhaltiges Gas zugeführt Über eine Ableitung 10 wird das Gas in den Ozoniseur zurückgeleitet Der Sauerstoffgehalt des durch eine Leitung 11 aus der Ozonungsstufe 8 austretenden Wassers beträgt 21 mg/L

Das Wasser geht über den Verweilzeitbehälter 12 und die Leitung 13 in das Aktivkohlefilter 14. Um die biologische Wirksamkeit dieses Filters sicherzustellen, wird ein Teilstrom von 2 bis 20% des nicht ozonten Wassers über eine Leitung 15 in das Aktivkohlefilter 14 geleitet Das Aktivkohlefilter 14 ist mit einer Aktivkohle der Körnung 1,5 bis 3 mm gefüllt; die Verweilzeit beträgt 25 Minuten. Durch die Leitung 16 verläßt das Wasser die Anlage mit einem KMnO₄-Wert von 8,7 mg/1 und wird zur Desinfektion mit 0,1 mg/I Chlor versetzt

Beispiel 2

Ein Flußwasser mit einem KMnO₄-Wert von 62 mg/1 und einem NH4⁺-Gehalt von 1,2 mg/1 soll zu Trinkwasser aufbereitet werden. Das Rohwasser wird über die Leitung 1 der Rieselsäule 2 zugeführt und geht über die Leitung 5 in die Aktivkohleeinheit 6. Die Leitungen 3 und 4 dienen der Zu- und Abführung des sauerstoffhaltigen Gases, der KMnO₄-Wert des Wassers ist nach der Aktivkohleeinheit 6 auf 40 mg/1 gesunken. Das Wasser gelangt über die Leitung 7 in die Ozonungsstufe 8. Die Leitungen 9 und 10 sind die Zu- und Ableitungen des ozon- und sauerstoffhaltigen Gases. Über die Leitung 11, den Verweilzeitbehälter 12 und die Leitung 13 wird das Wasser einem Aktivkohlefilter 14 zugeführt Ein Teilstrom des Wassers umgeht die Ozonungsstufe 8 und wird über die Leitung 15 dem Aktivkohlefilter 14 direkt zugeführt welcher wie die Aktivkohleeinheil 6 als biologischer Filter wirkt

Die Körnung der Aktivkohle in der Aktivkohleeinheit 6 liegt bei 2 bis 4 mm und im Aktivkohlefilter 14 bei 1 —3 mm. Die Verweilzeit beträgt sowohl in dei 10

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Aktivkohlefiltereinheit 6 als auch im Aktivkohlefilter 14 12,5 Minuten. Nach dem Aktivkohlefilter 14 ist der KMnO4-Wert des Wassers auf 19 mg/1 abgesunken; NH₄ ⁺ ist nicht nachweisbar.

Das Wasser aus dem Aktivkohlefilter 14 geht über eine Leitung 16 in die hintereinander geschalteten und wechselweise umschaltbaren Adsorptionsfilter 17 und 17a, in denen sich eine Aktivkohle mit einer Körnung von 0,5 bis 1 mm befindet Nach eines Verweilzeit in den Adsorptionsfiltern 17 und 17a von insgesamt 15 Minuten verläßt das gereinigte Wasser durch die Leitung 18 die Anlage mit einem KMnO₄-Wert von 4,0 mg/1. Es wird zur Desinfektion noch mit 0,05 mg/1 Chlor versetzt

Einer thermischen Regenerieranlage 19 wird auf dem Weg 20 die beladene Kohle zugeführt Auf dem Weg 21 wird die regenerierte Kohle in das Adsorptionsfilter 17 bzw. 17a transportiert Die Regenerierung erfolgt derart, daß in 30 bis 90 Tagen eine Filterfüllung durchgesetzt wird.

Vergleichsversuch

Im Labor werden zwei Doppelfilter mit biologisch eingearbeiteter Aktivkohle gefüllt Jedes Filter enthält zwei Aktivkohleschichten von jeweils 1 m Höhe. Die Kontaktzeit des in gleicher Menge den beiden Doppelfiltern zugeführten Wassers beträgt 15 Minuten je Schicht Im ersten Doppelfilter wird nach der ersten Filterschicht zwischenbelüftet, entsprechend wird beim zweiten Doppelfilter nach der ersten Schicht mit ozonhaltiger Luft begast (pro Liter Wasser 1,5 mg O3). Zum Abbau des Ozons vor der folgenden Filterschicht wird eine Zwischenverweilzeit von 30 Minuten eingehalten.

Für die Beurteilung der Wasserqualitäten werden der Wasserzulauf, die von der ersten Filterschicht kommenden Zwischenfiltrate und die Reinfiltrate auf 02-Gehalt, org. C-Gehalt und BSB₅ untersucht Der Gehalt an BSB₅ liegt im Zulauf bei 21 mg/1 und nach der ersten Schicht des ersten oder zweiten Doppelfilters bereits unter der Nachweisgrenze. Die übrigen Meßergebnisse:

Wasserzulauf

1. Doppelfilter

(nach Stand der Technik

2. Doppelfilter
(erfindungsgernäß)

nach

1. Schicht nach

2. Schicht

nach
!.Schicht

nach

2. Schicht

org. C (mg/1)
O₂ (mg/1)

8,0 11,8

2,8 0,8 2,5
6,0

2,6
1,0

<0,5 4,0

Das aus dem ersten Doppelfilter ablaufende Reinfiltrat enthält noch 2,5 mg/1 an biologisch nicht abbaubaren organischen Verbindungen. Für die Oxidation dieser Verbindungen mittels Ozon unter der Voraussetzung, daß vom 03-Molekül nur ein Sauerstoffatom zur Verfügung steht

(C + 2 O₃- CO₂ + 2 O₂).

wären theoretisch pro Liter Wasser 20 mg O₃ nötig. Durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise wird der erstrebte Erfolg aber bereits mit einer O₃-Zugabe von 1,5 mg/1 erreicht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Gewinnen von keimarmen Trinkwasser aus Rohwasser durch Filtration über mit Mikroorganismen besiedelter Aktivkohle und vorherigem Behandeln mit sauerstoffhaltigem Gas in zwei biologischen Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß man nach der ersten biologischen Stufe (6) mindestens den überwiegenden Teil des behandelten Wassers mit Ozon versetzt, dieses 50 behandelte Wasser einer Verweilzeit unterwirft, die vereinigten Teilströme der zweiten biologischen Stufe (14) zuführt und ferner Wasser aus der zweiten Stufe pro Liter mit mindestens 0,05 mg Chlor oder einer äquivalenten Menge eines anderen Desinfektionsmittels versetzt und in den beiden biologischen Stufen eine spezifische Belastung von weniger als 4 h-'einhält

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man unverbrauchtes Ozon während der Verweilzeit vor der zweiten biologischen Stufe (14) durch Aktivkohle zerstört

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