DE2409423A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen von wasser - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum reinigen von wasser

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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • C02F1/62Heavy metal compounds
    • C02F1/64Heavy metal compounds of iron or manganese
    • C02F1/645Devices for iron precipitation and treatment by air

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  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Wasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Wasser von darin befindlichem Eisen mit Hilfe von Sauerstoff und durch Hindurchsehicken des Wassers durch einen Filtriermaterial enthaltenden Behälter.
  • Das Wasser in Gewässern und das Grundwasser sind mitunter derart rein, daß sie so wie sie sind dem Verbrauch zugeleitet werden können. Häufig liegt jedoch insbesondere im Grundwasser gelöstes Eisen vor, welches man entfernen muß, ehe das Wasser verwendet werden kann. Herkömmlich wird das Eisen aus dem- Wasser in einer Reinigungsanlage entfernt, in der dem Wasser Sauerstoff zugesetzt wird, der das Eisen als Eisenhydroxid niederschlägt.
  • Der Sauerstoff kann dem Wasser entweder in Form von reinem Sauerstoff zugegeben werden oder durch Belüften des Vjassers, indem man dieses durch eine treppenartige Konstruktion hindurchleitet.
  • Anschließend an das Ausfällen des Eisenhydroxids wird das Wasser beispielsweise filtriert, indem man es durch eine oder mehrere Sandschichten hindurchleitet. Dieses herkömmliche Verfahren zur Entfernung von Eisen aus hasse hat den Nachteil, daß die Reinigungsanlage hohe Änlagekosten bedingt. Ferner sind damit erhöhte Betriebskosten verbunden, da die Sandschichten von Zeit zu Zeit zwecks Entfernung des abgesetzten Eisenhydroxids regeneriert werden müssen.
  • Ein zweites, besser brauchbares Verfahren zum Entfernen von Eisen aus Grundwasser ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 649 533 bekannt. Gemäß diesem Verfahren wird das Eisen bereits im Erdboden ausgefällt. Dies erfolgt auf die eise, daß in die einen Rohrbrunnen umgebende, Grundwasser führende Erdschicht Rohre hineingetrieben werden, durch die man der den Brunnen umgebenden Erdschicht Oxydationswasser zuführt. Beim Anwenden des Verfahrens sind die Anlagekosten und die Betriebskosten geringer als bei dem herkömnlichen Verfahren, aber immerhin noch von einer merklichen Größenordnung, da die Rohrsysteme verhältnismäßig große Länge haben und darin eine reichliche Zahl von Ventilen benötigt wird.
  • Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, Eisen aus dem Viasser mit beträchtlich geringerem Kostenaufwand zu entfernen. Dabei wird der Prozeß der Eisenentfernung völlig beherrschbar, was dagegen bei den zuvor bekannten Verfahren nicht der Fall ist.
  • Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Durchdrjjcken des Wassers durch den Behälter von Zeit zu Zeit abgestellt und während dieser Zeit sauerstoffhaltiges Wasser durch einen Teil dieses Behälters hindurchgeleitet wird.
  • Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß nur durch einen Teil des Behälters sauerstoffhaltiges Wasser oder Oxydationswasser geschickt wird.
  • Die wirkung dieser Maßnahme besteht darin, im Piltriermaterial eine Grenzfläche hervorzubringen#, auf deren einer Seite das Filtriermaterial bezüglich des Eisens reduzierend und auf der anderen Seite oxydierend ist. Gerade an dieser Grenzfläche leben die nisenbakterien, an deren Rhizomorphen ich das Eisen niederschlägt. An der Grenzfläche beträgt das Oxydations-Reduktionspotential in der Eh-Skala etwa 230 Millivolt. Die Stärke des wirksamen Bereichs an der Grenzfläche beträgt nur wenige Zentimeter. Wenn das zu reinigende Wasser die Grenzfläche durchfließt, findet die Eisenfällung praktisch momentan statt. Auf der einen Seite der Grenzfläche ist das Wasser eisenhaltig und auf der gegenüberliegenden Seite ist. es eisenfrei.
  • Beim Anwenden des Verfahrens gemäß der Erfindung ist die Lage besagter Grenzfläche nicht unveränderlich, sondern sie verschiebt sich so, daß der oxydierte Bereich des Filtriermaterials kleiner wird. Die Verschiebung der Grenzfläche erfolgt jedoch sehr langsam, und zwar um ein Vielfaches langsamer als es gemäß einer theoretischen Berechnung an Hand der zugeführten Sauerstoffmenge und der ausgefällten Eisenmenge zu erwarten ist.
  • Die langsame Verschiebung der Grenzfläche ist den Eisenbakterien zuzuschreiben, die vermöge eines nicht genauer bekannten Prozesses Eisen zurückhalten. Mit der Zeit aber verschwindet die --enzfläche aus dem Filtriermaterial, wobei man dann aufs Neue sauerstoffhaltiges Wasser durch einen Teil des Behälters hin durenleitet An das Filtriermaterial werden im erfindungsgemäßen Verfahren keine besonderen Ansprüche gestellt. Das Filtriermaterial kann beispielsweise Sand oder eine sonstige lockere Bodenart sein.
  • Auch kann man Kunststoffkörner, Textilmaterial oder desgleichen verwenden, das dem Wasser Durchlaß gewährt. Es ist Jedoch Voraussetzung, daß das Filtriermaterial chemisch inert ist.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Ausführen des vorerwähnten Verfahrens, zu welcher Vorrichtung ein Filtriermaterial enthaltender Behälter gehört, mit einer intrittaleitung für das zu reinigende Wasser am einen Ende und einer Austrittsleitung am anderen Ende. Ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung besteht darin, daß sich im Behälter eine Zuführleitung und Abführleitung fiir Oxydationswasser befinden, die derart gelegen sind, daß das Oxydationswasser nur einen Teil des Behälters durchläuft.
  • Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Beispiels mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, die eine Ausführungsform der Vorrichtung im Längsschnitt darstellt.
  • Ein Behälter 1 ist nahezu mit Sand gefüllt. An den Behälter schließt sich in seinem unteren Teil die Eintrittsleitung 2 für das zu reinigende Wasser an, die mit einem Ventil 3 versehen ist. Die Eintrittsleitung endigt im Inneren des Behälters 1 in einem perforierten Rohr 4. Die Austrittsleitung 5 für das zu reinigende Wasser befindet sich im oberen Teil des Behälters 1, und sie ist mit einem Ventil 6 ausgestattet. Ferner befindet sich im oberen Teil des Behälters die mit einem Ventil 7 versehene Eintrittsleitung 8 für Oxydationswasser. Ungefähr in halber Höhe des Behälters befindet sich die mit einem Ventil 9 versehene Austrittsleitung 10 fiir das Oxydationswasser. Diese Austrittsleitung hat ihren Anfang in einem oder mehreren in den Behälter 1 hineinragenden perforierten Rohren 11.
  • Viren die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung in Gebrauch genommen und durch die Rohre 2 und 5 ~:wasser durch dieselbe hindurchgeleitet wird, so erfolgt natürlicherweise keine Ausfällung des Eisens. Zum Zweck der Eisenausfällung werden die Ventile 3 und 6 geschlossen und die Ventile 7 und 9 geöffnet. Hierbei fließt dann die oberhalb des Rohrs 11 stehende Wassermenge aus dem Behälter durch das Rohr 10 ab. Gleichzeitig strömt in den Behälter Oxydationswasser hinein. Das Oxydationswasser durchströmt die Sandschicht über dem Rohr 11 und entweicht durch das Rohr 10.
  • Die Sandschicht und die darin im Laufe der Oxydation auftretenden Lisenbakterien binden Sauerstoff derart, daß das durch das Rohr 10 austretende Wasser bis zu einem gewissen Grad sauerstofffrei ist. Die Menge des durch den Behälter zu schickenden Oxydationswassers ist von seinem Sauerstoffgehalt und von der Menge und Aktivität der entstandenen Bakterienmasse abhängig. Das durch das Rohr 10 austretende Oxydationswasser kann auch in das Wasserleitungsnetz geleitet werden.
  • Nachdem auf diese Gleise die Oxydation stattgefunden hat, werden die Ventile 7 und 9 geschlossen und die Ventile 3 und 5 geöffnet, wobei dann zu reinigendes Wasser über die Rohre 2 und 5 durch den Behälter hindurchzufließen beginnt. Hierbei erscheint unmittelbar über dem Rohr 11 eine Eisenniederschlagsschicht, in der Eisen durch Wirkung der Eisenbakterien ausgefällt wird. Diese Schicht zeigt diejenige Grenzfläche des Oxydations-Reduktionspotentials an, an der die zweiwertigen Eisenionen in dreiwertige übergehen.
  • Mit anhaltender Xiasserentnahme wächst die Stärke der Eisenniederschlagschichi nach oben, was zu erkennen gibt, daß sich die besagte Grenzfläche nach oben verschiebt. Sobald sich in dem Sand oberhalb des Rohres 11 durchweg Eisen niedergeschlagen hat, beginnt aus dem Rohr 5 eisenhaltiges Wasser auszutreten, was anzeigt, daß aller Sauerstoff aufgebraucht ist und die Eisenbakterien nicht mehr zu arbeiten imstande sind. In dieser Phase schließt man die Ventile 3 und 6 und öffnet die Ventile 7 und 9, so daß das im Behälter 1 oberhalb des Rohres 11 stehende asser abfließt und zugleich in den Behälter 1 Oxydationswasser hineinströmt, das abermals durch das Rohr 10 in sauerstofffreiem Zustand austritt. Der Eisenniederschlag im Sand wird nicht entfernt, und dessen Entfernung ist auch nicht wünschenswert, da die Niederschlagschicht die Tätigkeit der Eisenbakterien fördert. Nachdem die Ventile 7 und 9 geschlossen und die Ventile 3 und 6 wieder geöffnet worden sind, erhält man aus dem Rohr 5 wieder eisenfreies Wasser. Jetzt ist die erhältliche Menge von eisenfreiem sser bedeutend größer als das vorige Mal, was auf die lebhaftere Tätigkeit der Eisenbakterien zurückzuführen ist.
  • Der Vorgang wird in oben beschriebener Weise fortgesetzt, indem man durch den Behälter abwechselnd zu reinigendes Tasse und Oxydationawasser hindurchschickt. Jedesmal wird Oxydationswasser in immer längeren Zeitabständen benötigt, so daß es zum Schluß genügt, wenr Oxdationswasser in Abständen von einigen Wochen zlagefiihrt wird. Das Zufjihren der genügenden Oxydationswassermenge wiederum nimmt nur einige Minuten in Anspruch.
  • Die Größe des in der Zeichnung dargestellten Behälters ist von der £##nge des zu reinigenden wassers abhängig. Beispielsweise fiir ein Einfamilienhaus geneigt ein Behälter mit etwa 100 Liter Fassungsvermögen. Für ein größeres Wasserversorgungswerk wiederum kann ein Behälter benötigt erden, der mehrere hundert Kubikmeter faßt.
  • Im Vorstehenden wurde lediglich das Entfernen von Eisen aus Wasser beschrieben, aber beim Einsatz des Verfahrens gemäß der Erfindung wird z.B. auch Mangan entfernt. Die Grenzfläche des Oxydations-Reduktionspotentials ffir Mangan fällt jedoch nicht mit derjenigen des Eisens zusammen, sondern sie ist gegen diese etwas verschoben. Ebenfalls werden beim Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens auch einige weitere Bestandteile aus dem wasser entfernt.
  • Gleichgilltig, welche Ausführungsformen des Behälters und welche Anordnung der Leitungen am Behälter gewählt wird, wesentlich ist, daß mittels des Oxydationswassers nur ein Teil des Piltriermaterials oxydiert wird, damit man eine Grenzfläche des Oxydations.Reduktionspotentials zustandebringt. Die Innenfläche des Behälters 1 besteht am geeignetsten aus elektrisch gut isolierendem Material, da sich sonst Störungen in der Entstehung der Grenzfläche des Oxydations-Reduktionspotentials ergeben könnten.
  • Es ist festgestellt worden, daß eine periodische Wasserentnahme vorteilhaft ist, da während der Ruhepause eine Aufladung der Vorricfltung stattfindet.

Claims (6)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e
    ============================== Verfahren zum Reinigen von Wasser von darin befindlichem Eisen durch Ausfällen des Eisens mit Hilfe von Sauerstoff und durch Hindurch schicken des Wassers durch einen X triermaterial enthaltenden Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchdrücken des Wassers durch diesen Behälter von Zeit zu Zeit unterbrochen wird und daß während dieser Zeit durch einen Teil dieses Behälters sauerstoffhaltiges Wasser hindurchgeleitet wird.
  2. 2. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, zu der ein Filtriermaterisl enthaltender Behälter mit einer Eintrittsleitung für das zu reinigende Wasser am einen Ende und einer Austrittsleitung am anderen Ende gehört, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Behälter (1) ferner eine Eintrittsleitung (8) und eine Austrittsleitung (9) für Oxydationswasser aufweist, die so gelegen sind, daß das Oxydationswasser nur einen Teil des Behälters durchläuft.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die innere Fläche des Behälters (1) aufs elektrisch nichtleitendem Material besteht.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder g, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtriermaterial chemisch inert ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Eintrittsleitung (2) für das zu reinigende Wasser im unteren Teil des Behälters (1) und die Aüstrittsleitung (5) im oberen Teil befindet, und daß sich die Eintrittsleitung (8) für das Oxydationswasser im oberen Teil des Behälters und dessen Austrittsleitung (10) in einer Höhenlage zwischen der Eintrittsleitung und Austrittsleitung des zu reinigenden Wassers befindet.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsleitung (10) des Oxydationswassers in einem oder mehreren in den Behälter hineinragenden perforierten Rohren (11) beginnt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2461683A1 (fr) * 1979-07-14 1981-02-06 Buckau Wolf Maschf R Installation de rincage des corps de contact d'un appareil de traitement d'eau par aeration

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FR2461683A1 (fr) * 1979-07-14 1981-02-06 Buckau Wolf Maschf R Installation de rincage des corps de contact d'un appareil de traitement d'eau par aeration

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