DE2840458A1

DE2840458A1 - Verfahren zum dekontaminieren von nuclear- und/oder biologisch und/oder chemisch verseuchtem wasser

Info

Publication number: DE2840458A1
Application number: DE19782840458
Authority: DE
Inventors: Serge Godar; Andre De Looze
Original assignee: Belgonucleaire SA
Current assignee: Belgonucleaire SA
Priority date: 1977-09-26
Filing date: 1978-09-16
Publication date: 1979-04-19
Also published as: GB2005655A; AU4016278A; NL7809692A; FR2403980A1; BE859028A; LU80281A1; SE7810028L; IT7828019A0

Description

DipL-Ing.

Rolf Charner

Patentanwalt

Rehlingenstraße 8 · Postfach 260 - 5 _

D-8900 Augsburg 31

Telefon 08 21/3 6015+3 6016

Telex 53 3 275

Postscheckkonto: München Nr. 1547 89-801

7716/57/Ch/Gr Augsburg, 14. September 1978

Belgonucleaire S.A. Rue du Champ de Mars, 25 B - 1050 - Brüssel/Belgien

Verfahren zum dekontaminieren von nuclear- und/oder biologisch und/oder chemisch verseuchtem Wasser

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dekontaminieren von nuclear- und/oder biologisch und/oder chemisch verseuchtem Wasser.

Ein Problem, das einer ABC-Kontamination,sei durch einen Unfall oder aus anderem Grunde, einer Wasserentnahmestelle (Tank, Teich, Fluß, Kanal, Quelle usw.) folgt, ist zu verhindern, daß ein solches Wasser von Lebewesen genossen wird.

Eine Verseuchung von Wasser kann sowohl in Kriegszeiten infolge eines ABC-Angriffes oder einer Sabotage als auch in Friedenszeiten infolge einer Sabotage oder eines Mangels an Trinkwasser bei Trockenheit oder Überflutungen oder bei nuclearen Unfällen erfolgen.

909818/0680

7716/57/Ch/Gr - 6 - 14. September 1978

Es sind bereits seit langem Anlagen bekannt, mit denen kontaminiertes Wasser wieder trinkbar gemacht werden kann, üblicherweise umfassen solche Anlagen eine Filtration nach Zusatz von aktivem Chlor. Dieses Verfahren wurde jahrelang verwendet, es ist jedoch nicht länger zufriedenstellend iefolge der Vielzahl der nunmehr in Betracht zu ziehenden Kontaminationsbestandteilen. Insbesondere ist das bekannte Verfahren nicht wirksam zur Beseitigung von löslichen radioaktiven Verseuchungsstoffen.

Durch die Verwendung von aktivem Chlor erhält das Wasser zudem einen unangenehmen Geschmack und sein pH-Wert und sein Salzgehalt steigt an.

Es besteht die Aufgabe, Wasser zu dekontaminieren, welches radioaktiv oder biologisch oder chemisch verseucht ist, ohne daß das Verfahren die vorerwähnten Nachteile des Chlorierens aufweist. Unter biologischer Verseuchung ist das Vorhandensein von Viren, Bakterien oder Toxinen zu verstehen. Eine chemische Verseuchung liegt vor, wenn beispielsweise die Verseuchungsstoffe aus vesikanten Stoffen, Nervengiften, Erstickungen bewirkenden Stoffen, Blutgiften, Reizstoffen, Physochemischen Stoffen, phytopharmakologischen Stoffen usw. bestehen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Gemäß der Erfindung wird das kontaminierte Wasser einem Verfahren unterworfen, welches folgende Schritte aufweist:

909818/0680

7716/57/Ch/Gr - 7 - 14. September 1978

1. Fakultatives Filtern zur Beseitigung großteiliger Unreinheiten.

2. Oxidation mit Permanganationen, vorzugsweise in Kombination mit anderen kräftigen Oxidationszusätzen.

3. Zugabe von im wesentlichen unlösbaren anorganischen Adsorbents zur Fixierung der radioaktiven Elemente als auch bestimmter anderer nicht radioaktiver Toxine.

4. Zugabe von Aktivkohle zur Reduktion und Unterdrückung überschüssiger Oxidationszusätze und zur Fixierung insbesondere kolloidaler Produkte und von Abbauprodukten von Substanzen, welche der Wirkung der Oxidationszusätze unterworfen wurden.

5. Fakultativzugabe von Flockungsmitteln.

6. Abtrennung der anorganischen Adsorbents und der Aktivkohle vom Wasser.

7. Fakultativ Durchführen einer Endsterilisation.

Dieses Verfahren kann optimiert werden zur Durchführung einer Dekontamination von Wasser, ohne daß dabei zuerst untersucht werden muß, welcher Art die Kontamination ist.

Es ist weiterhin möglich, das Verfahren anzupassen und möglicherweise zu vereinfachen in Fällen, in denen die Art der Kontamination bekannt ist.

Der vorangehende Filtrationsschritt hat die Aufgabe, Festkörperverunreinigungen zu beseitigen, wie bei-

909816/0680

7716/57/Ch/Gr - 8 - 14. September 1978

spielsweise Sand, Kies, Blätter, Zweige und kleine lebende Organismen, die z.T, geeignet sind, das nachfolgende Dekontaminationsverfahren zu beeinflussen. Dieser Schritt kann von Bedeutung sein um sicherzustellen, daß die Dekontamination wirksam ausgeführt werden kann.

In einem Ausflihrungsbeispiel der Erfindung wird der zweite Schritt der Oxidation ausgeführt mit Permanganationen, allgemein in Form von Kalium- oder Natrium- permanganat, bei einer Konzentration von 15 bis 1000g

3 3

pro m , vorzugsweise von 100 bis 600 g pro m . Eine Mindestpermanganationenkonzentration ist notwendig, um organische Substanzen zu neutralisieren, welche stets in Wasser vorhanden sind, abgesehen von irgendwelchen sonstigen zu entfernenden Verseuchungsstoffen. In Praxis wird das Permanganat dem Wasser zugefügt und wirkt über eine ausreichende Zeitspanne, um die notwendige Oxidation der Verseuchungsstoffe zu erreichen, üblicherweise ist die Wirkungszeit vorzugsweise nicht geringer als 5 Minuten.

Wie sich gezeigt hat, ist die Oxidation mittels Permanganationen im Prinzip ausreichend um sicherzustellen, daß die meisten üblicherweise im Wasser vorhandenen ABC-Verseuchungsstoffe zerstört werden. Um jedoch in einem Standarddekontaminationsprozeß sicherzustellen, daß auch bestimmte ABC-Stoffe völlig zerstört werden, die üblicherweise durch Permanganat alleine nicht zerstört werden bzw. um eine überlange Wirkzeit zu vermeiden, wird bevorzugt die Oxidation ausgeführt mittels Permanganationen in Kombination mit mindestens einem der nachfolgend genannten kräftigen Oxidationsmittel: Ozon, Persulfat, Jod und Brom.

909816/G680

7716/57/Ch/Gr - 9 - 14. September 1978

Ausgezeichnete Resultate wurden erhalten durch Ver -Wendung einer Kombination von Permanganat und Ozon. Diese Kombination bringt jedoch in bestimmten Fällen Probleme mit sich, insbesondere wenn die Kontamination in Kriegszeiten ausgeführt werden muß im Kampfbereich. Unter solchen Fällen ist es daher vorteilhafter, das Permanglmat zu verwenden in Kombination mit einem anderen der oben erwähnten Oxidationsmittel. Bei der Behandlung von Wasser mittels dieser Oxidationsmittel ergeben sich nichttoxische Ionen und Abbauprodukte, welche leicht durch die Aktivkohle absorbiert und abgebaut werden können. Weiterhin sind diese Produkte üblicherweise unlöslich oder flüchtig und können daher leicht abgetrennt werden.

Die Konzentration der erforderlichen Oxidationszusätze hängt ab von der Art und der Konzentration der Verseuchungsstoffe. Sie ist weiterhin abhängig von der Temperatur und der Art des zu behandelnden Wassers, Schließlich ist die erforderliche Konzentration stark abhängig von der Wirkungszeit, mit der die Oxidationszusätze im Wasser wirken können.

Die nachfolgende Tabelle zeigt bevorzugte Konzentrationswerte zur Dekontamination von einem Liter Wasser bei einer Wirkungszeit von 5 bis 30 Minuten, wobei in Betracht gezogen ist, daß die Anwesenheit bestimmter organischer Substanzen im Wasser die Oxidationswirkung zu vermindern vermögen.

909816/0680

7716/57/Ch/Gr

14. September 1978

Oxidationszusätze

Bevorzugte Konzentration in mg/1

Permanganationen ausgedrückt in K MnO₄)

Ozon (teilweise in Lösung) Jod (ausgedrückt iti K I) Brom (ausgedrückt in K Br) Persulfat (ausgedrückt in K₂S₂O₈)

100 -	600
1 -	40
250 -	1600
200 -	1200
150 -	1000

Jod (Brom): Erhalten von einem Jodid (Bromid), welches mit Permanganat reagiert einschließlich der aktiven Verbindungen, die durch Hydrolyse gebildet werden.

Es ist zu vermerken, daß dieses Verfahren geeignet ist für normales Wasser, d.h. Wasser, welches von Teichen, Flüssen, Kanälen, Quellen, Leitungsnetzen usw. stammt, bei dem die Säure- und/oder Laugenkonzentration nicht übermäßig ist. Das Verfahren ist üblicherweise nicht geeignet zur Reinigung industrieller Abwässer, wo die Säure- oder Laugenlast oder die Anwesenheit bestimmter Verschmutzungen die Dekontamination verhindern oder unterbinden kann.

Der Wirkungsgrad der Dekontamination kann gesteigert werden durch Einstellen des pH-Werts der ursprünglichen Lösung. Einige Verseuchungsstoffe werden leichter in einem alkalischen Medium zerstört. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, die Lösung zu alkalisieren, bevor der dritte Verfahrensschritt ausgeführt wird, bevorzugt vor oder während der Oxidation.

909818/0680

7716/57/Ch/Gr - 11 - 14. September 1978

Zur Alkalisierung kann an sich ein beliebiger Stoff verwendet werden, der den pH-Wert erhöht, wenn er in Lösung geht, bevorzugt wird jedoch Natriumaluminat oder Natriumsilikat verwendet, welches folglich die Bildung einer Pufferung (pH Stabilisator) begünstigt.

Nachdem die Lösung alkalisiert wurde, ist es günstig, die Lösung zu neutralisieren, bevor die Behandlung fortgesetzt wird. Diese Neutralisation kann ausgeführt werden bei der Zugabe der anorganischen Adsorbents. Zu diesem Zweck werden Säurebildner verwendet, bevorzugt solche, welche die vorerwähnte Pufferung begünstigen, wie beispielsweise ein saures Aluminiumsalz, insbesondere Aluminiumsulfat oderrchlorid oder ein saures Phosphat, wie beispielsweise Mononatriumphosphat.

Es soll erwähnt werden, daß der Säurebildner die Oxidationsreaktion begünstigen kann, was folglich zu einer Verminderung der Konzentration des Oxidationszusatzes führt. Ein bevorzugter Säurebildner für diesen Zweck ist Natriumbisulfat.

Der dritte Schritt beinhaltet die Hinzufügung eines oder mehrerer im wesentlichen unlöslichen anorganischen Adsorbents zu dem Wasser.

Anorganische Adsorbents werden den organischen Adsorbents vorgezogen wegen ihres Widerstands gegenüber den verwendeten kräftigen Oxidationszusätzen. Sie sind bevorzugt unlöslich, um den Salzgehalt des behandelten Wassers nicht zu erhöhen. Diese Adsorbents sind fähig, insbesondere radioaktive Elemente zu fixieren, jedoch spielen sie auch eine Rolle bei der Eliminierung bestimmter anderer toxischer Zusätze.

309816/0680

7716/57/Ch/Gr - 12 - 14. September 1978

Wirksame zu verwendende Adsorbents sind beispielsweise Metallferrocyanide, Polyantimonsäure, Zirkoniumphosphat, Aluminiumphosphat, Titanphosphat, Antimonphosphat, Antimonoxid, Eisenoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Manganoxid usw.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Mischung von zwei oder mehreren Adsorbents verwendet. Als bevorzugte Zusammensetzung kann beispielsweise erwähnt werden eine solche mit 50 bis 90 % Polyantimonsäure oder Aluminiumphosphat und 10 bis 50 % eines Ferrocyanids des Kupfers, Mangans oder Nickels.

Die Adsorbents werden vorzugsweise in Form sehr kleiner Teilchen verwendet, bevorzugt kleiner als 1 mm und insbesondere kleiner als 30 micron. Die Menge der verwendeten anorganischen Adsorbents liegt allgemein in der Größenordnung von einigen Gramm pro Liter zu behandelnden Wassers.

Der Hauptzweck des vierten Schrittes, d.h. der Hinzufügung von Aktivkohle, besteht in der Zerstörung oder Verminderung überschüssigen Oxidationszusatzes. Die Aktivkohle fixiert auch direkt bestimmte Verseuchungsstoffe, kolloidale Substanzen und Abbau- bzw. Oxidationsprodukte, die von der Wirkung der Oxidationszusätze auf die Verseuchungsstoffe herrühren. Die besten Resultate erhält man, wenn die Aktivkohle in einem Konzentrationsbereich von 10 mg bis 5000 mg pro Liter zu behandelnden Wassers verwendet wird. Es ist weiterhin vorteilhaft, die Aktivkohle in Form kleiner Teilchen zu verwenden, bevorzugt kleiner als 100 micron.

Der fünfte Schritt ist die fakultative Zugabe eines Flockungsmittels, wodurch die Filtration vereinfacht

8098 16/0680

7716/57/Ch/Gr - 13 - 14. September 1978

wird. Ein bevorzugtes Flockungsmittel besteht in der Verwendung eines organischen Polyelektrolyten aus der Reihe der Polyacrylamide.

Das Flockungsmittel sollte verwendet werden in einem Bereich von 0,1 bis»2 mg pro Liter zu behandelnden Wassers. Es kann entweder in Festform oder in Lösung dem zu behandelnden Wasser zugefügt werden.

Die Abtrennung der Fällungsprodukte, der in Suspension befindlichen Materialien des Adsorbents und der Aktivkohle vom Wasser bildet den sechsten Schritt, der bevorzugt durch Filtration ausgeführt wird. Anstelle einer Filtration kann natürlich in gleicher Weise ein Zentrifugieren durchgeführt werden.

Der letzte fakultative Schritt besteht in einer Endsterilisation. Diese Sterilisation kann ausgeführt werden unter Verwendung eines Oxidationsmittels, beispielsweise Ozon, falls das Wasser innerhalb einer kurzen Zeitspanne verwendet wird. Die Sterilisation kann auch ausgeführt werden unter Verwendung von Brom oder Jod oder einem diese Elemente enthaltenden Produkt, falls das Wasser vor Gebrauch einige Zeit aufbewahrt wird.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet auch eine Vorrichtung zur Durchführung der Dekontamination.

Zwei Ausführungsbeispiele einer entsprechenden Apparatur werden vorgeschlagen:

1. Eine Apparatur, mit welcher relativ geringe Wassermengen dekontaminiert werden können;

909816/0880

7716/57/Ch/Gr - 14 - 14. September 1978

2. Eine Apparatur zur kontinuierlichen Dekontamination größerer Wassermengen.

Im ersten AusfUhrungsbeispiel besteht die Apparatur aus verschiedenen Behältern, wie beispielsweise Beuteln, welche eine gegeben^ Menge der notwendigen Reagenzien enthalten, nämlich:

Ein Beutel, der falls benötigt, einen Alkalisierungszusatz enthält,

einen Beutel, der einen Oxidator und einen Adsorbent enthält, einen Beutel mit einem Neutralisator, falls der Beutel mit dem Alkalisierungszusatz verwendet wurde;

einen Beutel, der Aktivkohle und ein Flockungsmittel enthält.

Zur Dekontamination des Wassers ist es lediglich erforderlich, den Inhalt eines ersten Beutels in ein eine Menge Wasser enthaltendes Gefäß zu schütten und umzurühren. Nach einer vorbestimmten Einwirkungszeit, welche auf dem Beutel angegeben ist, wird der Inhalt des zweiten Beutels im Behälter verrührt. Nach einer bestimmten angegebenen Einwirkungszeit wird der Inhalt des dritten Beutels in den Behälter gegeben und nach einer weiteren Einwirkungszeit wird das Wasser im Behälter filtriert. Das sodann erhaltene Wasser ist trinkbar und kann insbesondere in Kriegszeiten von Soldaten im Kampfbereich benutzt werden.

Die zweite Ausführungsform zur kontinuierlichen Behandlung ist bevorzugt so kompakt ausgebildet, daß sie auf einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Lastwagen

909816/0680

7716/57/Ch/Gr - 15 - 14. September 1978

oder in einem Schuppen montiert werden kann. Das Gerät nach der zweiten Ausführungsform umfaßt:

Eine Wasserzuführpumpe,

einen Dosierinjektor zur Zugabe von Permanganat und fakultativ eines zweiten Oxidationsmittels,

fakultativ eine ozonproduzierende Einheit,

ein Dosierinjektor zur Beigabe eines Adsorbents, einen oder mehrere Reaktoren,

ein Dosierinjektor zur Beigabe von Aktivkohle,

fakultativ ein Dosierinjektor zur Beigabe eines Flokkungsmittels, Mittel zum Abtrennen des Wassers von den Additiven, falls notwendig,

ein Injektor für ein Alkalisierungsmittel und ein Injektor für ein Neutralisierungsmittel.

Die Apparatur umfaßt bevorzugt auch eine Vorrichtung zur Filtrierung des zugeführten Wassers und falls das Wasser nicht unmittelbar verwendet wird, eine Station zur Sterilisation des dekontaminierten Wassers.

Ein Hauptvorteil des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, Wasser zu dekontaminieren, ohne daß zuvor das Wasser im einzelnen auf seine Verseuchungsstoffe geprüft werden muß. Gleichgültig wie die Art der Verseuchungsstoffe ist, d.h. biologische, chemische oder radioaktive Verseuchungsstoffe, ermöglicht das Verfahren eine Wasserdekontamination, welche einfach und schnell ausführbar ist und einen optimalen Wirkungsgrad aufweist.

909816/0G80

7716/57/Ch/Gr - 16 - 14. September 1978

Das zur kontinuierlichen Behandlung von Wasser im Durchfluß benötigte Gerät ist extrem einfach aufgebaut, insbesondere da die Endfiltration des Wassers zu keiner Verstopfung der Filter führt, was der Hauptnachteil der bekannten Systeme ist.

Dieser einfache Aufbau führt zu einer hohen Ausgangsleistung zu einer kräftigen, nicht störanfälligen Konstruktion und zu einer billigen Behandlung, so daß die Apparatur vorteilhafterweise mobil installiert werden kann und für einen raschen Einsatz geeignet ist. Es sei darauf hingewiesen, daß Permanganat bereits als Desinfektionsmittel für Wasser vorgeschlagen wurde, daß jedoch die neue Kombination der Verwendung von Permanganat mit Aktivkohle und einem Adsorbents zu völlig unerwarteten Effekten führt.

Es ist zu empfehlen, einen Überschuß an Permanganat zu verwenden, um die notwendige Oxidationskraft zu erhalten, die notwendig ist im Fall einer extremen Kontamination. Andererseits würde es jedoch unannehmbar sein, diesen Permanganatüberschuß in dem.zum Verbrauch bestimmten Wasser zu belassen. Der überschüssige Oxidationszusatz muß daher beseitigt werden, was bevorzugt bewirkt wird durch eine Reduktion mittels Aktivkohle.

Die Wirkung der Aktivkohle in bezug auf den Permanganatüberschuß besteht in der Bildung von Mangandioxid, welches im Status nascendi hochwirksam ist gegenüber biologischen und radioaktiven Verseuchungsstoffen. Die Anwesenheit von Mangandioxid im Status nascendi besteht offenbar in der Aktivierung der Absorptionskraft des Adsorbents und der Aktivkohle.

909816/0680

7716/57/Ch/Gr - 17 - 14. September 1978

Die Wirksamkeit des Verfahrens gemäß der Erfindung wird weiterhin erhöht, falls die Oxidation ausgeführt wird mit Permanganat und einem zweiten Oxidationsmittel. Es wurde herausgefunden, daß jedes Oxidationsmittel die organischen Substanzen angreift, jedoch der Oxidationsangriffspunkt für j^des Oxidationsmittel nicht notwendigerweise der gleiche ist. Durch Verwendung zweier Oxidationsmittel wird daher die Oxidationswirkung, d.h. die Kraft der Oxidation und die Zerstörung der zu oxidierenden Stoffe erhöht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand praktischer Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Es wird eine kontinuierliche Behandlung von städtischem Leitungswasser ausgeführt, welches kontaminiert ist mit einem neurotoxischen Zusatz und radioaktiven Produkten«

Der neurotoxische Zusatz ist O-äthyl S-2-diisopropylamino-äthyl-methylphosphonothiolat. Bei den radioaktiven Produkten handelt es sich um Spaltprodukte, welche in einer Lösung von der Wiederaufbereitung von Kernbrennstoff enthalten sind.

Die Konzentration des neurotoxischen Zusatzes im Wasser beträgt 10 mg pro Liter und die Konzentration der Spaltprodukte entspricht 1 mCi pro Liter. Die nachfolgend angegebene Dosierung bezieht sich jeweils auf 1 Liter zu behandelndes Wasser. Die Dekontamination wird ausgeführt in einem in der Fig. schematisch dargestellten Gerät.

909816/0680

7716/57/Ch/Gr - 18 - 14. September 1978

Das kontaminierte Wasser wird mittels einer Pumpe 2 über ein Filtersieb 1 und einen Filter 3 in eine Ozonisationskolonne 6 gepumpt. Bevor das Wasser in die Kolonne 6 eintritt, werden 200 mg Permanganat über eine Dosierpumpe 4 dem Wasser hinzugefügt. In der Kolonne 6 wird ozonisierte Luf»t vom Ozonerzeuger 5 dem Wasser hinzugefügt, so daß sich eine Ozonkonzentration im Wasser von 4 mg ergibt. Wenn das Wasser die Kolonne 6 verläßt, wird eine Pulversuspension hinzugefügt, welche aus 500 mg Polyantimonsäure und 500 mg Kupferferrocyanide besteht, in Form von kleinen Teilchen kleiner als 37 micron. Diese Suspension wird über eine Dosierpumpe 7 zugefügt. Das Wasser durchströmt sodann einen Ultraschallkopf 8 (20 KHz, Leistung 200 W/mm ) um die kinetische Energie der Reaktionen zu erhöhen und die Teilchengröße in der Suspension zu vermindern.

Das Wasser gelangt sodann in die Reaktoren 9. Die Zeichnung zeigt drei Reaktoren, durch die aufeinanderfolgend das Wasser fließt. Die Anzahl der Reaktoren und ihre Abmessungen hängt von der zeitlichen Durchflußmenge des Wassers und der erforderlichen Reaktionsdauer zwischen dem Wasser und den Reagenzien (Oxidator und Adsorbents) ab. Im gegebenen Beispiel beträgt die Reaktionsdauer 7 Minuten.

Bevor das Wasser den dritten Reaktor verläßt, wird eine Suspension von 600 mg Aktivkohle in Pulverform zugegeben, wobei die Teilchengröße kleiner als 100 micron ist. Diese Suspension wird mittels einer Dosierpumpe 10 beigegeben. Wenn das Wasser den dritten Reaktor verlassen hat, wird eine Lösung zugegeben, welche 1 mg Flockungsmittel in Form eines Polyacrylamids enthält. Diese Lösung wird mittels einer Dosierpumpe 11 beigegeben. Das Wasser fließt sodann durch einen Flockulator

909818/0 680

7716/57/Ch/Gr - 19 - 14. September 1978

12 bevor es in den Filtern 13 und 14 gefiltert wird.

Die Gesamtbehandlungszeit beträgt 25 Minuten. Die Konzentration des neurotoxischen Verseuchungsstoffs am Ende der Behandlung beträgt 0,0125 mg pro Liter, was geringer ist, als die allgemein zulässige Konzentration.

Für die radioaktive Dekontamination wurden folgende Ergebnisse erhalten: Jod, Mangan, Strontium, Caesium, Uran, Ruthenium, Cerium und Antimon: mehr als 99 % Dekontamination; Kobalt: mehr als 98 % Dekontamination, Natrium: mehr als 85 % Dekontamination.

Beispiel 2

Es wird ein Kanalwasser behandelt, welches mit dem gleichen neurotoxischen Stoff wie in Beispiel 1 verseucht ist, das jedoch frei von Spaltprodukten ist.

Die Konzentration des neurotoxischen Stoffes beträgt 10 mg pro Liter und die nachfolgend angegebenen Mengen beziehen sich jeweils auf 1 Liter Wasser.

Die Behandlung gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch wird die Oxidation ausgeführt bei ausschließlicher Verwendung von Permanganat. Die Behandlung wird wie folgt zusammengefaßt:

Durch die Pumpe 4 werden 165 mg Kaliumpermanganat zugefügt, zur Ozonisierkolonne besteht ein Bypaß . Mittels der Pumpe 7 werden 60 mg Aluminiumphosphat beigegeben. Zum Ultraschallkopf besteht ein Bypaß . Die Reaktionszeit in den Reaktoren beträgt 16 Minuten. Die

909 816/0680

7716'57/Ch/gr - 20 - 14. September 1978

Zugabe der Aktivkohle und des Flockungsmittels ist gleich wie im Beispiel 1. Die Flockung und Filtration wird wie in Beispiel 1 ausgeführt. Der nsurotoxische Gehalt am Ende der Behandlung beträgt 0,00 mg/L.

Beispiel 3

Es findet eine diskontinuierliche Behandlung von Wasser statt, welches kontaminiert ist mit 2-chlorovinyl-dichlor arsen(chemischer Verseuchungsstoff)mit einer Konzentration von 20 mg/1 und Strontium 85 (0,056 uCi/1).

Ein Liter kontaminiertes Wasser wird in einen Behälter gegeben, der folgende Mengen von Zusätzen enthält: 400 mg Natriumaluminat
200 mg Kaliumpermanganat
80 mg Kaiiumjodid.

Nach 4 Minuten Reaktionsdauer werden 600 mg Polyan, 600 mg Nickelferrocyanic! und 1200 mg Aluminiumsulfat hinzugegeben.

Nach 20 Minuten Rühren wird 1500 mg Aktivkohle in Pulverform hinzugegeben und nach weiteren vier Minuten 1 mg eines Flockungsmittels (organischer Polyelektrolyt). Nach 3 Minuten Dekantierung wird die Lösung gefiltert. Der im behandelten Wasser letztlich vorhandene chemische Verseuchungsstoff beträgt 0,00 mg pro Liter und durch die Dekontamination wurden 96,03 % Sr 85 entfernt.

Falls zum zweiten Mal ein Adsorbents in der gleichen Menge zusammen mit der Zugabe der Aktivkohle zugegeben wird, wird eine Dekontamination von Sr 85 in der Größe von 99,18 % erreicht.

909816/0680

7716/57/Ch/Gr - 21 - 14. September 1978

Beispiel 4

Es wird eine diskontinuierliche Behandlung von Wasser ausgeführt, welches mit dem gleichen chemischen Verseuchungsstoff wie im Beispiel 1 verseucht ist, jedoch ohne Verseuchung duych Spaltprodukte.

Ein Liter der kontaminierten Lösung wird in einen Behälter gegeben, der 400 mg Natriumaluminat enthält. Nach vier Minuten Reaktionszeit werden folgende Stoffe hinzugegeben: 500 mg Kaiiumpermanganat

800 mg Natriumbisulfat

500 mg Kaliumbromid

100 mg Aluminiumphosphat.

Nach einer Wirkungszeit von 30 Minuten wird folgende Mischung hinzugefügt:

2 g Bariumcarbonat in Pulverform 5g Aktivkohle in Pulverform 1 mg Flockungsmittel (organischer Polyelektrolyt).

Nach einer Einwirkungszeit von 15 Minuten wird die Lösung gefiltert. Danach liegt der neurotoxische Verseuchungsstoff in einer Konzentration von 0,00 mg pro Liter vor.

Beispiel 5

Es wird eine diskontinuierliche Behandlung von Kanalwasser ausgeführt, welches mit "Coliforms" kontaminiert ist, Der Gesamtanteil der Colibazillen beträgt 67000 Kolonien pro ml (Kuhdung "suspendiert in Wasser und sodann grob gefiltert).

909816/0680

7716/57/Ch/Gr - 22 - 14. September 1978

Ein Liter kontaminiertes Wasser wird in einen Behälter gegeben, der folgende Substanzen enthält:

500 mg Kaiiumpermanganat 500 mg Kaliumiodid
100 mg Natr,iumbisulfat
50 mg Aluminiumphosphat

Nach einer Reaktionszeit von 15 Minuten wird folgende Mischung beigegeben:

2 g Bariumcarbonat in Pulverform 5 g Aktivkohle in Pulverform 1 mg eines Flockungsmittels (organischer Polyelektrolyt).

Nach einer Reaktionszeit von 15 Minuten wird die Lösung gefiltert. Die Prüfung auf CoI!bakterien mittels eines Millipore colicount Wassertesters verlief negativ.

Beispiel 6

Flußwasser, welches mit Cyaniden kontaminiert ist, wird kontinuierlich behandelt.

Der Cyanidanteil des Wassers beträgt 10 mg pro Liter und die nachfolgend angegebenen Mengen beziehen sich jeweils auf 1 Liter zu behandelndes Wasser. Die Dekontamination wird ausgeführt mittels eines Geräts, wie es in der Figur schematisch dargestellt ist.

Das kontaminierte Wasser wird vom Fluß durch die Pumpe 2 über das Filtersieb 1 und den Filter 3 zur Ozonisierkolonne 6 gepumpt. Bevor das Wasser in den Turm 6 ein-

909818/0680

7716/57/Ch/Gr - 23 - 14. September 1978

tritt, werden ihm über die Dosierpumpe 4 200 mg Kaiiumpermanganat zugegeben. Vom Ozonisiergerät 5 wird ozonisierte Luft in den Turm 6 eingeführt, was zu einer Ozonkonzentration im Wasser von 4 mg führt. Wenn das Wasser den Turm 6 verläßt, wird eine Pulversuspension mittels der Dosierpumpe 7 beigegeben, welche aus 500 mg Polyantimonsäure und 500 mg Kupferferrocyanad in einer Teilchengröße von kleiner als 37 micron besteht.

Das Wasser durchwandert sodann einen Ultraschallkopf 8

2
(20 KHz, Leistung 200 W/mm ) bevor es in die Reaktoren 9 eintritt, wo die Verweilzeit 9 Minuten beträgt.

Bevor das Wasser den dritten Reaktor verläßt, wird eine wässrige Suspension von 3500 mg pulverisierter Aktivkohle mit einer Teilchengröße von kleiner als 100 micron mittels einer Dosierpumpe 10 beigegeben. Außerhalb des dritten Reaktors wird mittels der Dosierpumpe 11 eine Lösung beigegeben, welche 1 mg Flockungsmittel, bestehend aus einem Polyacrylamid enthält. Danach fließt das Wasser in den Flockulator 12, bevor es in den Filtern 13 und 14 gefiltert wird. Die Gesamtbehandlungszeit beträgt 26 Minuten.

Der Cyanidanteil am Ende der Behandlung ist mittels einer Orioncyanidelektrode nicht nachweisbar, was bedeutet, daß der Cyanidanteil geringer ist als 0,01 mg Cyanidionen pro Liter.

Beispiel 7

Die Behandlung gemäß Beispiel 6 wird wiederholt, jedoch wird die Oxidation lediglich mit Permanganat allein ausgeführt. Die Behandlung wird wie folgt zusammengefaßt:

909816/0680

7716/57/Ch/Gr - 24 - 14. September 1978

Mittels der Pumpe 4 wird 200 mg Kaiiumpermanganat beigegeben. Zum Ozonisationsturm besteht ein Beipaß. Mittels der Pumpe 7 werden 60 mg Aluminiumphosphat beigegeben. Zum Ultraschallkopf besteht ein Beipaß. Die Verweilzeit in den Reaktoren beträgt 15 Minuten. Es wird Aktivkohle und ein Flockungsmittel wie im Beispiel 1 beigegeben. Die Flockulation und Filtration entspricht demjenigen in Beispiel 1. Der Cyanidanteil am Ende der Behandlung beträgt 0,09 mg Cyanidionen pro Liter.

Beispiel 8

Es wird eine diskontinuierliche Behandlung von kontaminiertem Wasser, wie in Beispiel 6 angegeben, ausgeführt. Ein Liter kontaminiertes Wasser wird in einen Behälter gegeben, der 250 mg Natriumsilikatanhydrid enthält. Nach 4 Minuten Reaktionsdauer wurden folgende Stoffe beigegeben:

500 mg Kaiiumpermanganat

650 mg Mononatriumphosphat

500 mg Kaliumjodid

200 mg Polyantimonsäure in Pulverform

50 mg Nickelferrocyanid in Pulverform.

Nach 30 Minuten Reaktionszeit wird folgende Mischung beigegeben:

2 g Bariumcarbonat in Pulverform 5 g Aktivkohle in Pulverform 1 mg Flockungsmittel (organischer PoIyelektrolyt)„

909816/0680

7716/57/Ch/Gr - 25 - 14. September 1978

Nach einer Verweilzeit von 15 Minuten wird die Lösung gefiItert.

Der restliche Cyanidanteil im behandelten Wasser beträgt 0,00 mg pro Liter.

Der Dekontaminationsprozeß kann optimiert werden bei Beachtung besonderer Umstände, beispielsweise entweder durch die Wahl der Oxidationsmittel oder die Wahl der Adsorbents oder durch Zugabe geeigneter Additive, die geeignet sind, den Dekontaminationswirkungsgrad zu erhöhen.

909816/0680

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum dekontaminieren von Wasser, welches mit mindestens einem ABC Verseuchungsstoff verseucht ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Oxidation mit Permanganationen, Hinzugabe von im wesentlichen unlöslichen anorganischen Adsorbents, Zugabe von Aktivkohle und Abtrennen der anorganischen Adsorbents und der Aktivkohle von Wasser.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn

zeichnet

daß die Oxidation unter Verwendung

von Permanganationen in Kombination mit mindestens einem weiteren kräftigen Oxidationsmittel, wie beispielsweise Ozon, Persulfat, Jod und Brom ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Abtrennung eine Flockung durch Hinzugabe eines Flockungsmittels ausgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Oxidation

909818/0680

7716/57/Ch/Gr - 2 - 14. September 1978

eine Filtrierung stattfindet.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation ausgeführt wird unter Verwendung von Kalium- oder Natriumpermanganat.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Brom oder Jod sich bildet durch die Wirkung von Permanganat auf ein Bromid oder Jodid.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der anorganische Adsorbent umfaßt einen oder mehrere Metallferrocyanide, Polyantimonsäure, Zirkoniumphosphat, Aluminiumphosphat, Titanphosphat, Antimonphosphat, Antimonoxid, Ferrioxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, oder Manganoxid.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Adsorbent eine Mischung von Polyantimonsäure oder Aluminiumphosphat mit Ferrocyanid des Kupfers, Mangans oder Nickels ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß während oder vor der Oxidation ein Alkalisierungszusatz zugegeben wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkalisierungszusatz Natriumaluminat oder Natriumsilikat ist.
11. Verfahren nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß nach der Oxidation und nach

909818/0680

7716/57/Ch/Gr - 3 - 14. September 1978

der Zugabe eines Alkalisierungszusatzes ein Säurebildner zur Neutralisation der Alkalität des behandelten Wassers beigegeben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Säurebildner ein Aluniniumsalz oder Sulfat ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Säurebildner, welcher die Oxidation begünstigt, dem Wasser während der Oxidation zugefügt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Säurebildner Natrium- bisulfat ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens Permanganat und ein Adsorbent dem Wasser beigegeben wird und daß nach einer vorbestimmten Reaktionszeit Aktivkohle und ein Flockungsmittel in das Wasser gegeben wird und nach einer bestimmten Verweildauer das Wasser gefiltert wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Zugabe des Oxidationsmittels und des Adsorbents das Wasser zusätzlich Ultraschallschwingungen unterworfen wird.
17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist eine Wasserzuführpumpe, einen Dosierinjektor zum Beifügen

909816/0680

7716/57/Ch/Gr - 4 - 14. September 1978

mindestens eines Oxidationsmittels, einen Dosierinjektor zur Beifügung eines Adsorbents, einen Dosierinjektor zur Beifügung von Aktivkohle und Mittel zum Abtrennen der Additive von Wasser.
18. Vorrichtung nach,Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Filtermittel am Zulauf und ein Injektor zur Beigabe von Flockungsmittel vor der Abtrennung der Additive vorgesehen sind.

909816/0680