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Verfahren zum Aufbereiten von Wasser und Anlage zu seiner Durchführung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Wasser, insbesondere ODerflächen-
und Bn4nnenwasser zu Trink- oder Brauchwasser.
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Die Aufberoitung von Oberflächen - oder Brunnenwasser zu Trink- und
Brauchwasser macht normalerweise eine Behandlung in mehreren Verfahrensstufen erforderlich,
um emchich, kelleindale und/oder nische inhalts stoffe zu entfernen und das Wasser
zu desinfizieren. In den meisten Fällen umfaßt die Aufbereitung eine Vorreinigung
mittels Rechen oder Sieb, eine Grobfiltration mit oder ohne Verbeliftung, eine Ausflaktung
der kolloidalen und orgenischen Substanzen durch Chamikalien, eine evtl.
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Zwischenbehandlung mit Ozon zur Entfärbung, eine adsorbtive Behandlung
unter Einsatz von granulierter oder pulverförmiger Aktivkohle zur Schönung und eine
Nachbelüftung und Desinfektion mit Ozon und/oder Chlor. Auch die Kreislaufbehandlung
von Prozeßwasser kann eine derartige Aufbereitung erforderlich machen, wobei sich
der Umfang nach der Belastung im Prozeß und nach dem geforderten Reinheitsgrad richtet.
Beispiele für eine derartige Prozeßwasseraufbereitung sind Kühlanlagen, Papier-
und Textilfabriken, Kieswäsche, Schwimmbecken und dergleichen.
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Die Aufbereitungsanlagen werden dabei in ihrer Kapazität so ausgelegt,
daß das aufzubereitende Wasser die einzelnen Aufbereitungastufen kontinuierlich
durchströmt. Die von solchen Aufbereitungsanlagen maximal aufgenommene Rohvrassermenge
ist also durch den Rohrleitungsquerschnitt und die Kapazität der Aufbereitungseinrichtung
festgelegt. Naturgemäß sind aber der Kapazität derartiger Aufbereitungsanlagen Grenzen
gesetzt, so daß damit auch die Aufnahrnekapazität beschränkt ist. In der Praxis
ergeben sich daraus bei verschiedenen Anwendungsfällen Nachteile.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung verfügbar zu machen, bei dem kurzzeitig
große Mengen Rohwasser aufgenonmen werden können und darin in wenig aufwendiger
Weise
gegebenenfalls über Zwischenzustände zu Reinwesser aufbereitet werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß das aufzubereitende Wasser mittels
Umwälzung von einem Aufbereitungsspeicher einer Aufbereitungseinrichtung mehrmals
aufeinanderfolgend zugeführt wird Eine zweckmäßige Durchführung dieses Verfahrens
besteht darin, daß das Rohwasser zum mechanischen Filtrieren durch die Aufbereitungseinrichtung
und dann in den Aufbereitungsspeicher geleitet wird, und daß bei dem anschließenden
Umwälzen und mehrmaligen Hindurchführen des aufzubereitenden Wassers durch die Aufbereitungseinrichtung
wahlweise Flockwgsmittel, Pulverkohle und/oder Desinfektionsmittel zugeführt werden
Dabei erfolgt zweckmäßig die Zuführung der Flockungs:nittel, Pulverkohle und oder
Desinfektionsmittel zwischen Aufbe reitungsspeicher und Aufbereitungseinrichtung.
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Gemäß einer Weiterbildung kann auch vorgesehen sein, daß dem aufzubereitenden
Wasser nach Verlassen der Aufbereitungseinrichtung zur Dasinfektion Ozon und oder
Chlor zugegehen werden.
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Eine grob sequentielle Aufbereitung wird dadurch erreicht, daß das
aufzubereitende Wasser an einer ersten Stelle dem Aufbereitungsspeicher entnommen
und einer der Entnahme gegenüberliegenden zweiten Stelle nach Verlassen der Aufbereitungseinrichtung
dem Aufbereitungsspeicher wieder zugeführt wird.
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Eine exakt sequentielle Aufbereitung wird dadurch erzielt, daß das
aufzubereitende Wasser aus einer Kammer des Aufbereitungsspeichers entnommen und
nach Verlassen der Aufbereitungseinrichtung einer anderen Kammer des Aufbereitungsspeichers
zugeführt wird.
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Die Erfindung macht gleichermaßen eine Anlage zur Durchführung des
Verfahrens mit einer von dem aufzubereitenden Wasser durchströmten Aufbereitungseinrichtung
verfügbar.
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Eine derartige Anlage zeichnet sich dadurchaus, daß der Aufbereitungseinrichtung
ein Wass eraufbereitungs speicher zugeordnet ist, und daß den Wasseraufbereitungsspeicher
mit der Aufbereitungseinrichtung verbindende Rohrleitungen mit Fördereinrichtungen
vorgesehen sind, die mittels Umwälzung des aufzubereitenden Wassers aufeinanderfolgende
Aufbereitungsvorgänge ermöglichen.
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Um verschiedene Aufbereitungsvorgänge durchzuführen, ist vorgesehen,
daß an den den Aufbereitungsspeicher mit der Aufbereitungseinrichtung verbindenden
Rohrleitungen Dosierstellen für Flockungsmittel, Pulverkohle und/oder Desinfektionsmittel
vorgesehen sind.
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Zu einem solchen Zweck kann auch vorgesehen sein, daß der Ausgang
der nufbereitungseirichtung mit einer Gaszuführeinrichtung verbunden ist, von der
das aufzubereitende Wasser zurück zum Aufbereitungsspeicher gelangt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Anlage ist vorgesehen, daß
die Aufbereitungseinrichtung mehrere Aufbereitungskolonnen umfaßt, die auf einen
gemeinsamen Schlammbehälter arbeiten.
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Dabei ist mit Vorteil der Schlammbehälter mittig zu einer ihn umgebenden
Batterie von Aufbereitungskolonnen angeordnet.
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Zweckrn.ißig weisen die Aufhereitungskolonnen einen Siebbodenmit darüber
angeordnetem Mehrfachfilter auf.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Anlage besteht darin, daß die
Aufbereitungskolonnen mit einer Rückführleitung von der Ausgangsseite zum Kolonneneinlaß
versehen sind,
um einen Teilstrom für eine Refiltration rezirkulieren
zu lassen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die
verschiedenen Aufbereitungskolonnen ein gemeinsames Ausgangsreservolraufweisen,
das über eine Begasungseinrichtung oder direkt mit dem Aufbereitungsspeicher verbunden
ist.
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Um eine grob sequentielle Aufbereitung zu ermöglichen, ist die erfindungsgemäße
Anlage so ausgebildet, daß der Aufbereitungsspeicher aus einem mit Leitvländen versehenen
Hohlraum besteht, dessen Zulauf und Entnahmestelle so angeordnet sind, daß das aufzubereitende
Wasser eine maximale Fließstrecke durchströmen muß, um von der Zulauf- zur Entnahmestelle
zu gelangen.
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Eine exakt sequentielle Aufbereitung wird gemäß der Erfindung dadurch
ermöglicht, daß der Aufbereitungsspeicher aus zwei oder mehrere, voneinander abgetrennten
Hohlräumen besteht, und daß das aufzubereitende Wasser von einem Hohlraum nach dem
Durchfließen der Aufbereitungseinrichtung im Zustand einer verbesserten Aufbereitung
in einen anderen Hohlraum gelangt, um es ohne Durchmischung mit dem noch nicht konditionierten
Wasser zu speichern.
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Eine Fortbildung der Erfindung für den Fall, daß ein
Transport
erwünscht ist, 4jt darin, daß Aufbereitungseinrichtung und Auf@ereitungsspeicher
als Einheit auf einem Schiff, vorzugsweise tankerartiger Bauart zusammengefaßt sind,
webei die Tankräume den Aufbereitungsspeicher bilden.
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Dabei können zweckmä@ig zei oder mehr unabhängig voneinander arbeitence
Aufbereitungseinrichtungen vorgesehen sein, denen geirennte Aufbereitungsspeicher
zugeordnet sind.
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Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, den Fällen Rechnung
zu tragen, wo nur kurzzeitig Wasser zur Verfügung steht, wie beispielsweise bei
einer Absen1bsung des Wasserspiegels in Brunnen, nur kurzzeitig vorhandenen Obefflächenwässern
bei Regenzeiten oder aus Zeitgründen bei Transporteinrichtungen die Aufnahme von
auf zubereitendem Rohwasser möglich schnell erfolgen soll.
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Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen: Abb. 1 eine Aufbereitungseinrichtung
mit zugeordnetem Aufbereitungsspeicher;
Abb. 2 eine Anlage gemäß
Abb. 1 in abgewandelter Ausfffhrungsform; Abb. 3 die schmeatische Darstellung der
Anordnung von Aufbereitungskolonnen und Schlammbehältern einer Aufbereitungseinrichtung;
Abb. 4a bis 4c einer der Abb. 3 entsprechenden Darstellung von Aufbereitungskolonnen
mit Schlammbehältern bei einer Anlage nach Abb. 1; Abb. 5 eine Anlage gemäß Abb.
1 als Einheit zusammengefaßt auf einem Schiff; Abb. 6 eine Schnittansicht längs
der Linie A-B in Abb. 5.
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Abb. 1 zeigt eine Anlage zur Wasseraufbereitung, die eine Aufbereitungseinrichtung
1 umfaßt, der ein Pufbereitungsspeicher 2 zugeordnet ist.
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Die Aufbereitungseinrichtung besteht aus bekannten Aufbereitungskolonnen
3, die mit einem Schlammbehälter 4 zusammenwirken. Die Aufbereitungskolonnen 3 besitzen
einen Siehboden 5 und einen Filter 6, der üblicherweise einen Grobfilter 7 und einen
feineren Filter 8 umfaßt.
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Die Kolonnen 3 besitzen ein gemeinsames Ausgangsreservat 9, von dem
das Wasser über eine Öffnung 10 in eine Begasungseinrichtung 11 gelangt. Der Abfluß
12 der Begasungseinrichtung
11 ist mit einer Rohrleitung 13 verbunden,
die zu einer Einlaßstelle 14 am Wasseraufbereitungsspeicher 2 führt. Der Wasseraufbereitungsspeicher
2 kann in verschiedenster Bauart hergestellt sein, wobei seine Begrenzungswände
15 Stahl- oder Betonwanne sein können. In dem Wasseraufbereitungsapeicher 2. sind
Leitwände 16 vorgesehen, wodurch die mit Pfeilen 17 angedeutete Fließstrecke des
Wassers von der Eingangsstelle 14 zur Ausgangsstelle 18 möglichst lang gestaltet
wird. Von der Ausgangsstelie 18 führt eine Auslaßleitung 19 über ein Ventil 20 zu
einer Reinwasserleitung 21 und über ein Ventil 22 zu einer Umwälzleitung 23. Die
Umwälzleitung 23 führt zu einer Ringleitung 24 an der Aufbereitungseinrichtung 1
in die auch eine Rohwasserleitung25 einmündet.
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Bei der inbetriebnahme der Anlage wird bei "A" Rohwasser über die
Iohwasserleitung 25 und die Ringwasserleitung 24 in die Verbindungsleitungen 26
und damit in die Aufbereitungskolonnen 3 zugeführt. Im Wege der Aufwartsfiltration
durchströmt das Wasscr den Siebboden 5 und die Nehrfachfilter 6 und gelangt in das
allen Aufbereitungskolonnen 3 gemeinsame Ausgangaresersir9. Dieser Vorgang ist in
der linken Hälfte der Aufbereitungseinrichtung 1 in Abb. 1 dargestellt, während
die rechte Hälfte der Aufbereitungseinrichtung 1 den Rückspülvorgang zeigt, in der
Cas Wasser von dem Ausgangsreservoir 9 nach unten über die Rückspülleitung 27 in
den Schlammbehälter 4 strömt, wobei die Rückspülventile 28 geöffnet und die Ringleitungsventile
29 geschlossen werden. Der Schlammbehälter
kann dann zu gegebener
Zeit über das Ablaufventil 30 entleert werden. Dieser Rückspülvorgang ist an sich
bekannt.
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Befindet sich das Wasser in dem Ausgangsreservoir 9, so gelangt es
über die Öffnung 10 in eine Begasungseinrichtung 11 und über deren Ausgang 12 und
die Leitung 13 in den Aufbereitungsspeicher 2. Es ist auch möglich, über ein Umgehungsventil
31 und eine gestrichelt dargestellte Umgehungsleitung 32 das Rohwasser direkt zur
Zuführstelle 14 am Aufbereitungsspeichor 2 zu führen, beispielsweise um mit erhöhter
Aufnahmekapazität kurzfristig Rohwasser in den Aufbereitungsspeicher zu führen.
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Das im Wege einer mechanischen Filtration über die Aufbereitungseinrichtung
1 oder direkt über die Umgehungsleitung 32 von der Rohwasserstelle A bei 14 in den
Aufnahmespeicher 2 gelangte aufzubereitende Wasser wird an der Entnahmestelle 18
abgeführt, und über die Umwälzleitung 23 und die Ringleitung 24 der Aufbereitungseinrichtung
1 wieder zugeführt. Diesem Wasser, das von der Rohwasserstelle A direkt in den Aufnahmespeicher
2 gelangt ist, oder in einer ersten Aufbereitungsstufe torgereinigt und grobfiltriert
wurde, wobei über die Begastmgseinrichtung 11 eine Vorbelüftung erfolgen kann, wird
von der Stelle B Chemikalien in die Umwälzleitung 23 bei dem zweiten Aufbereitungsvorgang
zugeführt, wobei eine
Ausflockung der Kolloide und organischen
Substanzen stattfindet. Wahrend dieser Aufbereitungsstufe kann über eine Rezirkulationsleitung
33 ein Teilstrom von dem Ausgangsreservoir zum Eingang der Aufbereitungskolonne
3 zurückgeführt werden, um die Kontaktdauer des aufzubereitenden Wassers mit den
Ausfloclgungen, die sich in einem entsprechend ausgestalteten Grobfiltersieb angesammelt
haben, zu erhöhen. Wahlweise kann eine Zwischenbehandlung mit Ozon stattfinden,
indem von der Stelle D Ozon über die Begasungsleitung 34 einem Austrittsstück 35
zugeführt wird, wobei eine Durchmischung des Gases mit dem Wasser der Begasungseinrichtung
11 stattfindet, das über die Eintrittsöffnung 10 von dem Ausgangsreservoir eingetreten
ist, und über den Abfluß 12 und die Rückführleitung 13 dann wieder in den Aufbereitungsspeicher
gelangt. Bei einer dritten Aufbereitungsstufe kann der Umwälzvorgang wiederholt
werden, wobei von der Stelle C eine adsobtive Behandlung stattfindet, indem granulierte
pulverförmige Aktivkohle aufgeschlämmt der Umwälzleitung 23 zugegeben wird.
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Während dieses Aufbereitungsvorganges kann der Begasungseinrichtung
11 von der Stelle D zur Nachbehandlung und Desinfektion Ozon und/oder Chlor zugegeben
werden, je nach den sich ergebenden Erfordernissen.
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Die Lufbeiei-tungeinrichtung mit zugeordnetem Aufbereitungsspeicher
ermöglicht
es, wie erkennbar, verschiedene Aufbereitungsstufen, mehrere oder wenigere vorzusehen,
wobei die Aufbereitungsstufen, jeden Erfordernissen angepaßt, verschieden gestaltet
werden können, beispielsweise mit oder ohne Zwischenbehandlung der Begasungseinrichtung,
mit oder ohne Nachbelüftung in der Begasungseinrichtung usw. In einfacher Weise
ist eine Anpassung an den jeweiligen Zustand des sich im Speicherbehälter befindenden
Wassers unter Berücksichtigung der gewünschten Reinheitsgrade möglich, Hat das Wasser
in dem Speicherbehälter 2 den gewünschten Reinheitsgrad erreicht, so wird das Wasser
über das Ventil 20 und die Reinwasserleitung 21 der Verbraucherstelle E zugeführt.
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In Abb. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Anlage nach Abb.
1 dargestellt. Die Aufbereitungskolonnen 3 und der Schlammbehälter 4 sind in herkömmlicher
Weise einzeln aufgestellt und statt eines gemeinsamen Ausgangsreservoirs ist eine
die Aufbereitungskolonnen 3 verbindende Ausgangsringleitung 36 vorgesehen. Die Ausgangsringleitung
36 ist ebenfalls über eine nicht näher dargestellte Begasungseinrichtung, in der
von der Stelle D Gase zugeführt werden, mit dem Aufbereitungsreservoir 2 verbunden.
Abb. 3 zeigt in schematischer Darstellung die Anordnung einer Vielzahl a-f Kolonnen
3, die sternförmig um einen mittig angeordneten Schlammbehälter 4 vorgesehen sind.
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Bei einer Bauweise gemäß Abbildung 1 sind eine Anzahl a-h
Aufbereitungskolonnen
3 um einen mittig angeordneten Schlammbehälter S mit einem für die Aufbereitungskolonnen
3 gemeinsamen Ausgangsreservoir dargestellt. Ein Beispiel für eine kleinere Anzahl
a-e von Aufbereitungskolonnen 3 ist in Abb. 4b dargestellt, während die Abb. 4c
einen Schlammbehälter 4 mit den beiden Aufbereitungakolonnen 3a und 3b zeigt.
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Neben den dargestellten Dosierstellen C, B und D können natürlich
weitere Dosierstellen für spezielle Erfordernisse vorgesehen sein. Insbesondere
können auch die Aufbereitungskolonnen 3 von der dargestellten Form abweichende Einbauten
aufweisen.
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Die in Abb. 1 dargestellte Anlage besitzt einen Aufbereitungsspeicher
2, bei dem eine grob sequentielle Aufbereitung möglich ist, d. h., der Aufbereitungsspeicher
2 ist nur ein einziger Hohlraum, so daß bis zu einem gewissen Grade während eines
Aufbereitungsvorganges eine Durch-mischung des zufließenden Wassers mit dem noch
nicht aufbereite ten, noch umzuwälzenden Wassers möglich ist.
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Es kann aber auch vorgesehen sein, in verschiedener Weise den Aufbereitungsspeicher
2 mit zwei oder mehr Hohlräumen vorzusehen, um aff diese Weise eine Durth-mischung
zu verhindern, und eine exakte sequentielle AufbereituE durchzuführen.
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In Abb. 5 ist eine Ausfüirungsform der Erfindung dargestellt, bei
der zwei Anlagen gemäß Abb. 1 auf einem Schiff untergebracht sind. Das Schiff 40,
vorzugsweise mit einer tankerartigen Bauart, ist durch eine Trennwand 41 unterteilt.
Auf diese Weise werden die beiden Aufbereitungsspeicher 2a und 2b gebildet. Unmittelbar
am hinteren Ende der beiden Aufbereitungaspeicher 2a und 2b sind die zugehörigen
Aufbereitungseinrichtungen la und Ib vorgesehen.
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Die Aufbereitungseinrichtungen Ia entsprechenden ebenfalls der in
Abb. 1 dargestellten, wobei die Anordnung der Aufbereitungskolonnen 3 mit Schlammbehälter
4 der nach Abb.
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4a entspricht. Da die Aufbereitungseinricfrbungen 1a, 1b direkt an
der Hinterseite der Aufbereitungsspeicher 2a bzw. 2b angeordnet sind, werden die
Verbindungs- bzw.
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Umwälzleitungen so kurz wie möglich gehalten. Das den Aufbereitungskolonnen
3a bis 3h gemeinsame Ausgangsreservoir 9, wie es in Abb. 1 dargestellt ist, mündet
in einen Überlauf bzw. Rückführkanal @. Dieser Rückführkanal 42 mündet an
der Stelle in die Aufbereitungsapeicher 2a, 2b, die der Entnahmestelle gegenüberliegt,
so daß wieder eine möglichst große Fließstrecke in dem Aufbereitungsspeicher ermöglicht
wird. Es ist selbstverständlich auch möglich, das Aufnahmereservoir direkt an der
angrenzenden Wand zu den Aufbereitungsspeichern 2a, 2b einmünden zu lassen, und
an der Spitze des Schiffes die Entnahmestelle vorzusehen und beispielsweise die
Leitungen seitlich oder auch unter7dem Speicher zurückzuführen und dort die in Abb.
1 dargestellten
Dosiereinrichtungen vorzusehen. Bei 43 sind Rohwasserleitungen
gezeigt, die das Rohwasser über die Aufbereitungseinrichtungen Ia, Ib oder direkt
in die Aufbereitungsspeicher 2a, 2b leiten.
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Abb. 6 zeigt eine Schnittansicht zweier in das Schiff 40 eingebauter
Aufbereitungseinrichtungen 1, wie sie im einzelnen in Abb. 1 dargestellt sind.