DE2935078A1 - Verfahren und vorrichtung zur wasseraufbereitung. - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Wasseraufbereitung
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasseraufbereitung, insbesondere zur Enteisenung,Entmanganung, Nitrifikation sowie Entsäuerung und Ausscheidung von Schwefelwasserstoff und leicht flüchtigen organischen Stoffen, unter Verwendung eines Filterkessels, dem das Rohwasser unterhalb seines Filters zugeführt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
• Mit einem Filterkessel ausgestattete Vorrichtungen zur Wasseraufbereitung werden beispielsweise zur Wasserversorgung von kleineren Gemeinschaften wie beispielsweise Fabriken, Siedlungen oder dergleichen verwendet. Eine Vorricht"'ung zur Wasseraufbereitung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE-PS 1 816 527 bekannt. Ihr Filter kessel enthalt ein rückspülbares, aus mehreren Schichten verschiedener Granulate bestehendes Filterbett. Das Rohwasser wird von unten in den Filterkessel eingeführt, durchströmt das Filterbett von unten nach oben und steigt schließlich durch einen oberen Filterboden in einen mit ueberdruck beaufschlagten Kesselraum, aus dem es mittels einer das Filterbett durchsetzenden Abführeinrichtung als Reinwasser abgeleitet wird.
• Das aus der genannten Druckschrift bekannte Wasseraufbereitungsverfahren und die dabei verwendete Vorrichtung srn möglichen nicht ohne weiteres eine Enteisenung und Nitrifikation, keinesfalls aber eine Entsäuerung und Ausscheldung von Schwefelwasserstoff und leicht flüchtigen organischen Stoffen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein erfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art verfügbar zu machen, bei der eine Enteisenung, Entmanganung, Nitrifikation sowie Entsäuerung und Ausscheidung von Schwefelwasserstoff und leicht flüchtigen organischen Stoffen ermöglicht wird.
• Die Lösung der gestellten Aufgabe ist verfahrensseitig im Patentanspruch 1 und vorrichtungsseitig im Patentanspruch 8 angegeben, vorteilhafte Weiterbildungen sind in Jeweils nachgeordneten Unteransprüchen gekennzeichnet.
• Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein oberhalb des in Aufwärtsrichtung vom Wasser durchströmten Filterbettes gelegener Raum, aus dem das Reinwasser aus dem Kessel abgeleitet wird, mit einem Unterdruck beaufschlagt wird. Dieser Unterdruck erleichtert wesentlich das Abführen von Gasen und leicht flüchtigen organischen Stoffen, die aus dem aufzubereitenden Wasser entfernt werden sollen.
• Diese Vorteile sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kombiniert mit einem an sich bekannten Filterbett, das bei Bedarf ohne Unterbrechung der Reinwasserentnahme rückgespült werden kann.
• Die Anwendung von Unterdruck bei der Wasseraufbereitung ist an sich zwar bekannt, jedoch nicht in Form einer am Ende eines Aufwärtsfilters gelegenen Unterdruckkammer.
• Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann der Unterdruck in Abhängigkeit von den Säureverhältnissen in dem aufzubereitenden Wasser geregelt wer den. Vorzugsweise wird das Wasser mittels Düsen in dem nterdruckraum zerstäubt. Dadurch wird die Ableitung der unerwünschten Gase bzw. leicht flüchtigen organischen Stoffe weiter gefördert.
• Ferner kann dem Rohwasser mit Vorteil vor oder während seines Eintritts in den Filterkessel Luft zugesetzt werden Außerdem empfiehlt sich die Zugabe von CaC03s Balls die Kar bonathärte unter 30 dH liegt und eine Aufhärtung z.B. aus korrosionschemischen Gründen notwendig ist.
• Nach einer anderen Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dem Rohwasser über eine Rückleitung eine Teilmenge des aufbereiteten Wassers beizumischen.
• Dadurch läßt sich der automatische Verfahrensablauf stabilisieren.
• Ferner kann es vorteilhaft sein, das aufbereitete Rein wasser bei oder nach Verlassen des Filterkessels zu belüften Der Unterdruck in dem oberhalb des Filterbettes gelegenen Unterdruckraum wird vorzugsweise durch eine Vakuumpumpe erzeugt. Zur Regulierung des Unterdruckes wird vorzugsweise eine Steuereinheit verwendet, die mittels eines Fühlers den pH-Wert des aufbereiteten Reinwassers abtastet und in Abhängigkeit von dem gemessenen Säurewert die Vakuumpumpe so ansteuert, daß Xt pH = 0 ist, d.h., das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht" vorliegt.
• FUr die bemessene Beimengung von Wasseraufbereitungschemikalien wie CaC03 kann eine Dosiereinrichtung vorhanden sein.
• Durch die Steuereinheit kann außer dem Unterdruck noch die Rückführmenge von Reinwasser zum Rohwassereinlaß geregelt werden, beispielsweise mittels eines steuerbaren Ventils oder einer steuerbaren Pumpe.
• Nachstehend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert.
• Darin zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Wasseraufbereitung mit einem Filterkessel, der in Vertikalrichtung aufgeschnitten ist und Fig. 2 eine ähnliche Darstellung eines insbesondere im Rein,"asser-Ababebereich gegenüber Fig. 1 abgewandelten zweiten Ausführungsbeispiels Die beiden nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wasseraufbereitung2 insbesondere zur Enteisenung, Entmanganung, Nitrifikation sowie Entsäuerung und Ausscheidung von Schwefelwasserstoff und leicht flüchtigen organischen Stoffen enthalten je einen Filterkessel 10, wie er in Fig 1 geschnitten dargestellt ist Der zylindrische Mittelteil des Filterkessels 10 enthält zwischen einem durchbrochenen unteren Filterboden 11 und einem oberen Düsenboden 13 ein rückspülbares, aus mehreren Schichten verschiedener Granulate bestehendes Filterbett 12.
• Die unterste Schicht ist so grobkörnig, daß Bie nicht durch den Filterboden 11 fallen kann, und die darüberliegenden Schichten sind zunehmend feinkörniger Über der obersten Filterschicht kann eine Aktivkohleschicht angeordnet sein Ein oberhalb des Düsenbodens 1n gelegener Unterdruckraum l6 ist an seinem oberen Ende über eine Absaugleitung 18 mit einer Vakuumpumpe 20 verbunden. In die Mitte des Düsenbodens 13 mündet ein sen1rechtes Standrohr 14, welches das Filterbett 12 sowie den Boden des Filterkessels 10 durchdringt und in ein unter dem Filterkessen gelegenes Überlaufgefäß 26 einmündet.
• Der untere Teil des im Filterkessel 10 gelegenen Standrohres 14 ist mit einem Schlitze aufweisenden kegelförmigen Einsatz 22 umgeben, in den ferner durch die untere Filterkesselwand ein Rohwasser-Einlaß 24 einmündet.
• Im oberen Viertel der Seitenwand des Uberlaufgefäßes 26 befindet sich ein Reinwasser-Auslaß 25 mit einer darunterliegenden, aus horizontalen Prallbiechen gebildeten Kaskade 28, die das durch den Auslaß 25 ausströmende, mit Q bezeichnete Reinwasser überströmt, um zugeführte Luft L aufnehmen zu können.
• Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist der Rohwasser-/onsleitung Einlaß 24 über eine Refiltrati 32, in der sich eine motorisch angetriebene Pumpe 30 befindet, mit dem überlaufgefäß 26 verbunden. Außerhalb des Filterkessels 10 befindet sich an dem Standrnhr 14 ein den pH-Wert des soweit aufbereiteten Wasser abtastender Fühler 35, der über eine Meßleitung 34a mit dem Eingang einer Steuereinheit 34 verbunden istp die ferner über je eine Steuerleitung 34b und 34c mit der Vakuumpumpe 20 bzw dem Motor 30 verbunden ist.
• im Betrieb der Wasseraufbereitungsvorrichtung gemäß Fig wird dem Filterkessel 10 über den Rohwasser-Einlaß 24 laufend Rohwasser R zugeführt, dem Luft L zugesetzt ist.
• Falls die Karbonathärte KH des Rohwassers R kleiner als 30 d ist, wird ihm außerdem CaCO3 zugesetzt, in Fg0 1 mit C bezeichnet Dieses vorbehandelte Rohwasser R strömt durch den Einlaß 24 von unten in den Filterkessel ein und wird im Aufwärtsstrom durch das Filterbett 12 gefiltert.
• Da der oberhalb des Filterbettes gelegene Unterdruckraum 16 durch die Vakuumpumpe 20 auf einem Unterdruck von e2vra 0,6 bar gehalten wird tritt das behandelte Wasser in Form von zahlreichen Sprühstrahlen aus der Oberseite des Düsenbodens 13 aus, wie dies in Fig, 1 durch sich kreuzende Striche angedeutet ist. Durch diese zahlreichen Sprühströme und den im Unterdruckraum 16 herrschenden Unterdruck werden dem behandelten Wasser CO², N², 02, H2S sowie Schwefelwasserstoff und leicht flüchtige organische Stoffe entzogen0 Da /beispielsweise die bei trittifolgende chemische Reaktion ein0 NH4 HCO3 + 20²#HNO3 + 2H2C + C02 (Ammonium-Hydrogenkarbonat I Sauerstoff # Salpetersäure + Wasser + Kohlendioxid) Weiterreaktion der Salpetersäure: 2 Hin03 t Ca (HC03)2 -t Ca(NO)2 t- 2 H20 + 2CO2 (Salpetersäure + Kalziumhydrogenkarbonat * Kalziumnitrat + Wasser + Kohlendioxid) Die abgeführten Stoffe werden oberhalb der Vakuumpumpe 18 in geeigneter Weise abgeführt.
• Zur Aufrechterhaltung eines dem jeweiligen Verfahrensablauf angepaßten Unterdruckwertes in dem Unterdruckraum 16 wird die Vakuumpumpe 20 fortlaufend unter Abtastung des im unteren Bereich des Standrohres 14 im Reinwasser herrschenden pH-Wertes über den Fühler 35 mit Hilfe der Steuereinheit 34 geregelt. Außerdem regelt die Steuereinheit 34 über die Steuerleitung 34c und die Pumpe 30' die Menge des Reinwassers R, welches dem Rohwasser R zur Stabilisierung des Verfahrens über die Rückleitung 32 beigemischt wird.
• Das durch den Auslaß 25 des Überlaufgefäßes 26 austretende Reinwasser Q wird auf der Kaskade 28 durch Zuführen von Luft L belüftet.
• Die Ableitung des Reinwassers aus dem Filterkessel 10 erfolgt ohne Zuhilfenahme einer Pumpe, da zwischen dem Bereich unterhalb des Düsenbodens 13 und dem Reinwasser-Auslaß 25 im überlaufgefäß 26 eine genügend große Fallhöhe H von beispielsweise etwa 6m herrscht, die einen Wasser-Falldruck erzeugt, der den Unterdruck von etwa 0,6 bar im Unterdruckraum 16 überwindet.
• Das Ausführungsbeispiel von Fig 2 besitzt den gleichen Filterkessel 10 wie das Ausführungsbeispiel von Fig0 1, unterscheidet sich jedoch in nachstehend beschriebener Weise im Reinwasser-Auslaßbereich von jenem Bei dem Aus.-führungsbeispiel von Fig. 2 ist das Filterkessel-Unterdrucksystem mit dem umliegenden Normaidrucksystem über eine motorisch angetriebene Pumpe 40 verbunden, in die das untclc Ende des Standrohres 14 einmündet Der Auslaß der Pumpe 10 ist mit dem Reinwasser-Auslaß 25 verbunden, in den sich ferner ein mit Prallblechen versehener Belüftungsbehälter 36 befindet, in welchem dem Reinwasser Q Luft L zugesetzt wird Bei dem AusfuI'ungsbeispiel von Fig. 2 mündet die Rückleitung 32 vor dem Belüftungsbehälter 36 in den Reinwasser-Auslaß 25 ein In der Rückleitung 32 befindet sich ein die durch flußmenge in der Rückleitung regulierendes und zu diesem Zwecke über eine Steuerleitung 34c mit der Steuereinheit 34 verbundenes Ventil 42. Alternativ oder zusätzlich zu dem Ventil 42 kann auch das Fördervolumen der Pumpe 40 durch die Steuereinheit 34 geregelt werden, Der Fühler 33 befindet ch hinter dem Auslaß der Pumpe 40 am Reinwasser-Auslaß 25.
• Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig0 2 wird somit das Reinwasser Q aus dem Reinwasser-Auslaß 25 mit einem durch die Pumpe 40 bestimmten Förderdruck an den Verbraucher abgegeben L e e r s e i t e

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Wasseraufbereitung, insbesondere zur Ent eisenung, Entmanganung, Nitrifikation sowie Entsäuerung und Ausscheidung von Schwefelwasserstoff und leicht flüchtigen organischen Stoffen, unter Ver wendung eines Filterkessels, dem das Rohwasser unter halb seines Filters zugeführt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in dem Filterkessel ein oberhalb des Filters gelegener Raum auf Unterdruck gehalten wird und daß während des Filtervorganges anfallende Gase wie CO², H², 0² und flüchtige organische Stoffe aus dem Unterdruckraum abgeführt werden 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck in Abhängigkeit von den Säureverhältnissen in dem aufzubereitenden Wasser geregelt wird.

   30 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Wasser durch Düsen in dem Unterdruckraum zerstäubt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rohwasser vor oder während seines Eintritts in den Filterkessel Luft zugesetzt wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rohwasser CaC03 zugesetzt wird, wenn seine Karbonathärte (KH) unter 30 dH liegt und Aufhärtung z.B aus korrosionschemischen Gründen notwendig ist.

   6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Rohwasser eine Teilmenge des aufbereiteten Reinwassers beigemischt wird.

   7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Reinwasser bei oder nach Verlassen des Filter kessels belüftet wird. -8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem ein Filterbett enthaltenden Filterkessel, der ein unterhalb des Filterbettes gelegenen Rohwasser-Einlaß und eine oberhalb des Filterbettes gelegene Abführeinrichtung für das gefilterte Wasser aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein oberhalb des Filterbettes (12) gelegener Raum (16) im Filterkessel (10) durch eine Vakuumpumpe (20) auf einem Unterdruck gehalten ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Filterbett (12) oberseitig gegenüber dem Unterdruckraum (16) durch einen Düsenboden (13) abgeschlossen ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das gefilterte Wasser auf dem Unterdruckraum (16) durch ein das Filterbett (12) durchdringendes Standrohr (14) nach unten abgeleitet wird.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem gefilterten Wasser nach Verlassen des Standrohres (14) in einer Luftzusetzeinrichtung (28;36) Luft (L) zugeführt wird.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Luftzusetzeinrichtung eine aus Prallblechen oder dergleichen gebildete Kaskade (28) enthält.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Luftzusetzeinrichtung einen Prallbleche enthaltenden Behälter (36) aufweist.

   14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Reinwasser-Auslaßleitung (25) ) der Vorrichtung über eine Refiltrati9nsleitung (32) Mit dem Rohwassereinlaß (24) verbunden ist.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß in der Refiltrationsleitung (32) ein Ventil (42) oder eine Pumpe (30) angeordnet und durch eine die Säureveriiältnisse (pH-Wert) des aufzubereitenden Wassers messende Steuereinheit (34) regulierbar ist.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Steuereinheit (34) die Vakuumpumpe g20) oder die Refiltrationsleitung (32) in der Weise kontrolliert, daß die Abweichung vom pH-Wert des "Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtes", d.h. # pH = 0, ist.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der pH-Wert durch einen Fühler (35) an der Reinwasser-Auslaßleitung (25) abgetastet und der Steuereinheit (34) mitgeteilt wird.

   18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis (15), g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Dosiereinrichtung zur definierten Beimengung von Wasseraufbereitungschemikalien (z. B. CaCO3) zum Rohwasser.