DE2159811C2 - Method and device for water treatment - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasseraufbereitung durch Refiltration.The invention relates to a method for water treatment by refiltration.
In der Wasseraufbereitungstechnik sind zur Behändlung von Wasser, Abwasser und wäßrigen Lösungen verschiedene Verfahren bekannt, um kolloidal gelöste Inhaltsstoffe des Wassers mit Hilfe von Chemikalien zu koagulieren und in flockiger Form abzuscheiden. Es hat sich gezeigt, daß die abgeschiedenen Flocken noch sehr »aktiv« sind, d. h. noch adsorptiv wirken und — bei erneutem Kontakt mit aufzubereitendem Wasser — unter vorgegebenen Bedingungen den Aufbereitungseffekt erhöhen. Auf diese Weise läßt sich entweder der Flokkungsmitteleinsatz verringern oder die Reaktionszeit und damit das Bauvolumen gegenüber einfachen Reaktions- und Absetzbecken herabsetzen.In water treatment technology are used for treatment processes different from water, sewage and aqueous solutions known to colloidally dissolved To coagulate the constituents of the water with the help of chemicals and to separate them in a flaky form. It has It has been shown that the separated flakes are still very "active"; H. still have an adsorptive effect and - with renewed Contact with water to be treated - under specified conditions the treatment effect raise. In this way, either the flocculant insert or reduce the response time and thus the construction volume compared to simple response and lower the sedimentation basin.
Beim sogenannten Flockenschwebeschicht-Kontaktverfahren werden die gebildeten Flocken durch aufströmendes Wasser in Schwebe gehalten, wobei die Trennung vom zu behandelnden Wasser der Schwerkraft unterliegtWith the so-called floating flock layer contact method the flakes formed are held in suspension by flowing water, whereby the separation of the water to be treated is subject to gravity
Ferner werden Flockenkreislauf-Verfahren angewandt bei denen die flockige Suspension durch Umwälzung mehrmals mit dem aufzubereitenden Wasser in Kontakt gebracht wird, um den Reaktionsablauf zu beschleunigen. In der Bundesrepublik Deutschland sind solche Apparate unter den Handelsbezeichnungen Accelator, Flockulätor, Koagulator u. a. bekannt.Furthermore, flocculent circulation processes are used in which the flocculent suspension is circulated is brought into contact several times with the water to be treated in order to accelerate the reaction process. In the Federal Republic of Germany such devices are under the trade names Accelator, Flocculator, coagulator and others known.
Schließlich praktiziert man als sogenannte Flokkungsfiltration die direkte Flockung in Verbindung mit der konventioneilen offenen oder geschlossenen Filtration über Ein- oder Mehrschicht-Filter für die Behandlung von Wässern, die aufgrund ihrer Inhaltsstoffe mit wenigen Flockungsmitteln auskommen und relativ schnell reagieren, oder wenn eine geringere Reinwasserqualität verlangt wird.Finally, as so-called flocculation filtration, direct flocculation is practiced in connection with conventional open or closed filtration over single or multi-layer filters for the treatment of waters, which because of their ingredients with few flocculants get by and react relatively quickly, or if the pure water quality is lower is required.
Im übrigen sind die verschiedensten Filtrationsverfahren bekannt, bei denen Fntermaterialien in Kolonnen angeordnet sind, wie dies unter anderem dem in Betracht gezogenen Stand der Technik zu entnehmen ist Dabei ist es in anderem Zusammenhang bekannt, bei Filtereinrichtungen Ozon zur Badewasseraufbereitung anzuwenden.In addition, the most varied of filtration processes are known in which filter materials in columns are arranged, as can be seen, inter alia, from the prior art considered It is known in a different context to use ozone for bathing water treatment in filter devices apply.
Bei den bisherigen Kontaktverfahren mit einer Flokkung und Filtration besteht jedoch der Nachteil, daß die Anlagen immer noch sehr große apparative und bauliehe Investitionen notwendig machen und eine sorgfältige Überwachung erfordern. Das hängt damit zusammen, daß große Kontakt- und Reaktionsräume benötigtIn the previous contact method with a flok and filtration, however, there is the disadvantage that the systems are still very large in terms of equipment and construction Make investment necessary and require careful monitoring. It has to do with that large contact and reaction spaces are required
werden und die Bemessung der KJarfläche für die Trennung des Wassers von den Flocken weitgehend den Gesetzen der Hydrostatik folgt Das labile Verhalten der Flockenschicht in der Suspensions- und Schwebestoffzone macht die gründliche Überwachung erforderlich.be and the assessment of KJarfläche for Tren voltage of the water from the flakes largely the laws of hydrostatic follows the unstable behavior of the flock layer in suspension and suspended solids zone makes the thorough monitoring.
Das behandelte Wasser muß je nach den Ansprüchen anschließend noch filtriert werden.The treated water must then be filtered, depending on the requirements.
Der Wirksamkeit der direkten Flockungsfiltration sind andererseits dadurch Grenzen gesetzt, daß die Kon^aktzeit nicht ausreicht und auch durch mehrfachen Kontakt nicht verlängert und damit aufgewogen werden kann. Für die Behandlung schwieriger Wässer oder Abwässer ist dieses Verfahren daher nicht geeignet.On the other hand, the effectiveness of direct flocculation filtration is limited by the fact that the Contact time is not sufficient and cannot be extended and thus compensated for by multiple contact can. This method is therefore not suitable for treating difficult water or wastewater.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Wasseraufbereitung verfügbar zu machen, bei dem eine lange Vorlaufzeit zur Erzeugung eines wirksamen Schlammvolumens vermieden ist und neben der Ausbildung einer stabilen Flockenschicht der erforderliche apparative Aufwand verringert ist.The invention is accordingly based on the object of an improved method for water treatment to make available, which avoids a long lead time to generate an effective volume of sludge is and, in addition to the formation of a stable flake layer, the necessary equipment expenditure is decreased.
Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man bei einer Wasseraufbereitung durch Refiltration in einem Filterbett die Flockungsprodukte ansammelt und das erhaltene Filtrat den Betriebserfordernissen entsprechend in eine Wirbelschicht unter das Filterbett in das Rohwasser zurückführt.This is achieved according to the invention by the fact that in a water treatment by refiltration in one Filter bed collects the flocculation products and the filtrate obtained according to the operating requirements returned to the raw water in a fluidized bed under the filter bed.
In vorteilhafter Weise wird dies dadurch erreicht, daß man nach dem Spülvorgang das gesamte Filtrat in die Zuflußleitung zurückführt, bis ein bestimmter Akkumulationsgrad von Reaktionsprodukten oder eine vorgegebene Reinwasserqualität erreicht ist.This is achieved in an advantageous manner that after the rinsing process, the entire filtrate in the Inflow line returns until a certain degree of accumulation of reaction products or a predetermined one Pure water quality is achieved.
Dabei kann zweckmäßig vorgesehen sein, daß man den Umwälzstrom vor dem Filterbett durch eine Wirbelschicht aus inertem, physikalisch oder chemisch wirksamem Material hindurchleitetIt can expediently be provided that the circulating flow is passed through a fluidized bed upstream of the filter bed made of inert, physically or chemically active material
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß man in der Betriebsphase das Wasser durch das Filterbett von unten nach oben und in der Spülphase von oben nach unten hindurchleitet. An advantageous further development of the method is characterized in that in the operating phase the water passes through the filter bed from bottom to top and in the rinsing phase from top to bottom.
Die Erfindung macht auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens verfügbar. Diese Vorrichtung zeichnet sich aus durch eine Kolonne, in der zwischen Zufluß und Abfluß ein Filterbett aus grobem Material und unter diesem ein Wirbelbett (3) angeordnet sind und daß auf der Abflußseite dieses Filterbettes einmal eine Umwälzleitung, die über ein Ventil in die Rohwasserleitung mündet, und zum anderen Mal eine zweite, mit einem Ventil versehene Abflußleitune zurThe invention also makes an apparatus available for carrying out the method. This device is characterized by a column in which a coarse filter bed between the inflow and outflow Material and under this a fluidized bed (3) are arranged and that on the outflow side of this filter bed once a circulation line that opens into the raw water line via a valve, and the other time one second, valve-equipped drainage line for
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Entnahme von Reiriwasser vorgesehen ist chend den oben beschriebenen Vorrichtungen wirdWithdrawal of clean water is provided according to the devices described above
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausfüh- Rohwasser von der Rohwasserleitung 5 über die Pumpe rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen 6 und die Förderleitung 7 in die Kolonne 1 a geleitet und näher erläutert werden, in denen gleiche Bezugszeichen passiert dort die Wirbelschicht 3. Über die Verbindungsin den verschiedenen Figuren sich auf gleiche Teile be- 5 leitung 12 gelangt das Wasser in die Kolonne \b uud ziehen. In den Zeichnungen zeigt strömt dort durch das Filterbett 2 und wird anschlie-The invention is to be guided and explained in more detail below using Ausfüh- raw water from the raw water line 5 via the pump approximately examples with reference to the drawings 6 and the delivery line 7 in the column 1 a, in which the same reference numerals happen there, the fluidized bed 3 Verbindungsin the various figures refer to like parts sawn 5 line 12 enters the water in the column \ b UUD drag. In the drawings shows there flows through the filter bed 2 and is then
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung mit ßend, wie bereits erläutert, auf eine Umwälzleitung 8 Filterbett, die in der Betriebsphase von unten nach oben und eine Abflußleitung 9 aufgeteilt. Die Abflußleitung 9 durchflossen wird; führt in die Kolonne 1 c, in der das Wasser den Feinfiltra-Fig. 1 shows a device for water treatment with ßend, as already explained, on a circulation line 8 filter bed, which is divided from bottom to top and a drain line 9 in the operating phase. The discharge line 9 flows through; leads to column 1 c, in which the water passes through the fine
Fig.2 eine Vorrichtung entsprechend Fig. 1 tut ei- io tionskörper 11 durchströmt Diese Anordnung ermögnem nachyeschalteten Feinfiltrationskörper; licht es, nicht nur auf räumliche Besonderheiten bzw.FIG. 2 a device corresponding to FIG. 1 flows through an ion body 11. This arrangement makes it possible downstream fine filtration body; light it up, not just on spatial features or
F i g. 3 eine abgewandelte Ausführungsform, bei der Platzgegebenheiten bei der Montage Rücksicht zu nehdie Wirbelschicht, das Filterbett und der Feinfütrations- men, sondern es kann auch beliebig ein Durchströmen körper räumlich getrennt in Reihe angeordnet sind; von unten nach oben oder von oben nach unten durchF i g. 3 shows a modified embodiment in which the space constraints during assembly must be taken into account Fluidized bed, the filter bed and the fine filtration men, but it can also flow through as desired are arranged spatially separated in a row; from bottom to top or from top to bottom
F i g. 4 eine oben offene Vorrichtung in Abwandlung 15 die einzelnen Kolonnen la, Ib und Ic eingerichtet werder Vorrichtung gemäß F i g. 1. den, um entsprechenden Erfordernissen bei der Durch-F i g. 4 an open-top device in modification 15, the individual columns la, Ib and Ic are set up the device according to FIG. 1. the, in order to meet the corresponding requirements in the
F ig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Wasseraufberei- strömung durch die Wirbelschicht 3, das Filterbett 2 und tung mit einer Kolonne 1, in der ein Filterbett 2 vorgese- den Feinfiltrationskörper 11 Rechnung zu tragen. Auch hen ist, das aus grobem Material besteht und ein raum- hier kann eine Bypass-Leitung entsprechend der Bygitterartiges Stützgerüst für die Ansammlung der im 20 pass-Leitung 10 nach F i g. 1 vorgesehen sein, aufzubereitenden Wasser enthaltenen Reaktionspro- Fig.4 zeigt eine Vorrichtung, die im Prinzip wie dieFig. 1 shows a device for the flow of water through the fluidized bed 3, the filter bed 2 and device with a column 1, in which a filter bed 2 provided fine filtration body 11 to take into account. Even hen is made of coarse material and a space- here can be a bypass line according to the bygitter-like Support frame for the collection of the 20 pass line 10 according to FIG. 1 be provided, The water to be treated contained reaction pro- Fig.4 shows a device that, in principle, like the
dukte bildet Vorzugsweise kann das Filterbett 2 auch Vorrichtung nach Fig. 1 arbeitet, aber oben offen ist. von einer grobporigen, aus Granulaten bestehenden Das Rohwasser wird wieder von der Rohwasserleitung Schicht gebildet sein. 5 mit Hilfe der Pumpe 6 durch die Förderleitung 7 amducts forms Preferably, the filter bed 2 can also operate the device according to FIG. 1, but is open at the top. from a coarse-pored, granular The raw water will again be formed by the raw water pipe layer. 5 with the aid of the pump 6 through the delivery line 7 on
Unterhalb des Filterbettes 2 ist eine Wirbelschicht 3 25 Boden des Behälters 13 eingeführt Der Boden des Beangeordnet die aus einem inerten oder physikalisch/ hälters 13 ist als Absetztrichter 14 ausgebildet und mit chemisch wirksamen Material besteht. Die Wirbel- einem Schhmmabzug 15 versehen. Von dort strömt das schicht 3 ruht in der Kolonne 1 auf einem durchlässigen Wasser in bereits erläuterter Weise durch den Boden 4 Boden 4. und die Wirbelschicht 3, um dann das Filterbett 2 zuBelow the filter bed 2, a fluidized bed 3 is introduced into the bottom of the container 13 which consists of an inert or physical / holder 13 is designed as a settling funnel 14 and with chemically active material consists. The eddy a Schhmmabzug 15 provided. It flows from there Layer 3 rests in the column 1 on a permeable water in the manner already explained through the bottom 4 Bottom 4. and the fluidized bed 3, then to the filter bed 2
Das Rohwasser wird von einer Rohwasserleitung 5 30 passieren. Vom oberen Teil des Behälters wird wieder mit Hilfe einer Pumpe 6 über eine Förderleitung T am eine Teilwassermenge über die Umwälzleitung 8 zuBoden der Kolonne 1 in diese eingeführt Hierbei wer- rückgeführt während über die Abflußleitung 9 Reinden dem Rohwasser durch geeignete, nicht dargestellte wasser entnommen wird.The raw water will pass through a raw water line 5 30. From the upper part of the container, a partial amount of water is introduced into the column 1 via the circulation line 8 to the bottom of the column 1 again with the aid of a pump 6 via a delivery line T am .
Vorrichtungen wie bei den bekannten Verfahren dem Zur Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfah-Devices as in the known methods to improve the method according to the invention
aufzubereitenden Wasser typische Flockungsmittel 35 rens bzw. der beschriebenen Vorrichtung zur Durchfüh- und/oder andere Aufbereitungschemikalien, z. B. Ozon, rung können verschiedenartige zusätzliche Maßnahmen zugegeben. Die entstehenden Reaktionsprodukte wer- vorgesehen werden. Eine vorteilhafte Ergänzung beden im Filterbett 2 angesammelt und an der Abflußseite steht beispielsweise darin, daß eine Druckluftleitung 16 der Kolonne 1 wird über die Umwälzleitung 8 eine Teil- (F i g. 1) vorgesehen ist, durch die mit Hilfe eines Aggrewassermenge zur Zuflußseite zurückgeführt und der zu- 40 gats 17 Druckluft bodenseitig in die Kolonne 1 eingefließenden, aufzubereitenden Rohwassermenge zugege- führt werden kann, um den Spülvorgang zu unterstütben. Über die Abflußleitung 9 wird Reinwasser entnom- zen.water to be treated typical flocculants 35 rens or the device described for implementation and / or other treatment chemicals, e.g. B. ozone, tion can take various additional measures admitted. The resulting reaction products will be provided. Require a beneficial addition accumulated in the filter bed 2 and on the outflow side it is stated, for example, that a compressed air line 16 the column 1 is provided via the circulation line 8 a part (FIG. 1) through which a quantity of aggregate water is used returned to the inflow side and the compressed air flowing into the column 1 at the bottom of the 40 gats 17, the amount of raw water to be treated can be added to support the flushing process. Pure water is withdrawn via the discharge line 9.
men. Vorzugsweise ist die Vorrichtung so eingestellt, Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrich-men. The device is preferably set in such a way that the method according to the invention or the device
daß die über die Umwälzleitung 8 zurückgeführte Teil- tung zur Durchführung ermöglicht es auch, durch im wassermenge größer ist als die Wassermenge, die über 45 einzelnen nicht dargestellte Steueraggregate mit zugedie Rohwasserleitung zugeführt bzw. als gereinigtes ordneten Ventilen in den Leitungen während des BeWasser über die Abflußleitung 8 entnommen wird. Da triebs Anpassungen vorzunehmen. So kann durch die die Aufströmgeschwindigkeit nicht beliebig gewählt Abflußleitung 9 zur Rückführung einer Teilwassermenwerden kann, ist eine Bypassleitung 10 vorgesehen, so ge durch die Umwälzleitung 8 gesteuert werden, um den daß ein Teil der in der Förderleitung 7 fließenden Was- 50 Reinheitsgrad des abgezogenen Reinwassers zu beeinsermenge unter Umgehung der Wirbelschicht 3 direkt flüssen. Bei der nach F i g. 3 beschriebenen Vorrichtung zum Filterbett 2 geleitet wird. wurde z. B. festgestellt daß die Mittelwerte für die orga-that the division returned via the circulation line 8 for implementation also makes it possible through im The amount of water is greater than the amount of water that is supplied via 45 individual control units (not shown) Raw water pipe supplied or as cleaned arranged valves in the pipes during the BeWasser is removed via the drain line 8. There instinct to make adjustments. So through the the upflow velocity is not chosen arbitrarily can, a bypass line 10 is provided so ge can be controlled by the circulation line 8 to the that part of the water flowing in the delivery line 7 has to be influenced by the purity of the withdrawn pure water flow directly, bypassing the fluidized bed 3. In the case of FIG. 3 described device is passed to the filter bed 2. was z. B. found that the mean values for the organic
Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung entspricht im nische Belastung, die Trübung und den Resteisengehalt wesentlichen der nach Fig. 1, wobei jedoch über dem im Reinwasser schlagartig fallen, sobald von der übli-Füterbett 2 ein Feinfiltrationskörper 11 angeordnet ist 55 chen Fahrweise - Betrieb ohne Umwälzung - auf An 4er Verbindungsstelle von Filterbett 2 und Feinfil- Umwälzung übergegangen und das Umwälzverhältnis trationskörper 11 geht die Umwälzleitung 8 ab, so daß zwischen 1 :1 und 2 :1 (Umwälzwassermenge zu aufzunur das durch die Abflußleitung 9 entnommene Rein- bereitender Wassermenge) verändert wird. Die flächenwas^er den Feinfiltrationskörper 111 durchströmt Auch bezogene Strömungsgeschwindigkeit im Filterbett 2 hier kann eine nicht dargestellte Bypass-Leitung vorge- 60 konnte hierbei je nach Umwälzi-ngsverhältnis zunächst sehin sein, wie sie in F i g. 1 mit 10 bezeichnet ist bis auf 30 m/h gesteigert werden.The in F i g. 2 device shown corresponds in the niche load, the turbidity and the residual iron content essentially that of Fig. 1, but falling suddenly above that in the pure water as soon as from the übli-feeding bed 2 a fine filtration body 11 is arranged 55 chen mode of operation - operation without circulation - on At the 4-way junction of filter bed 2 and fine filter circulation, the circulation ratio is changed Tration body 11 goes from the circulation line 8, so that between 1: 1 and 2: 1 (amount of circulating water to aufzunur the amount of purifying water removed through the discharge line 9 is changed. The surface washer the fine filtration body 111 flows through Also related flow velocity in the filter bed 2 A bypass line (not shown) can be provided here, depending on the circulation ratio initially be seen as shown in FIG. 1 denoted by 10 can be increased to 30 m / h.
IP Fig. 3 ist eine Vorrichtung entsprechend der nach Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nichtIP Fig. 3 is a device according to the method according to the invention cannot
F i ^ 3 dargestellt, wobei jedoch die Wirbelschicht 3, das nur die Qualität des Reinwassers verbessert werden, Filterbett 2 und der Feinfiltrationskörper 11 in drei sonHern es ist vor allem auch möglich; den apparativen räumlich getrennten Kolonnen la, Ib und Ic angeordnet 65 und baulichen Aufwand von Anlagen zur Aufbereitung sind. Die Kolonne la mit der Wirbelschicht 3 und die von Wasser durch Flockung und Filtration ganz erheb-Kolonne Ic mit dem Feinfiltrationskörper 11 sind durch Hch zu vermindern, entsprechende Leitungen in Reihe ,geschaltet Entspre-F i ^ 3 shown, however, the fluidized bed 3, which only improves the quality of the pure water, filter bed 2 and the fine filtration body 11 in three but it is above all also possible; the physically separate columns la, Ib and Ic are arranged 65 and the structural complexity of processing plants. The column la with the fluidized bed 3 and that of water by flocculation and filtration quite up - column Ic with the fine filtration body 11 are to be reduced by Hch, corresponding lines in series, connected according to
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