DE3049330C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von verbessertem kreimfreien Trinkwasser durch Verminderung des Gehalts an Schwermetall- und anderen gesundheitsschäd­ lichen Ionen mittels eines Kationenaustauschers mit darin enthaltenem Silber in dissoziierbarer Form und eines An­ ionenaustauschers.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 26 56 465 bekannt.

Das Leitungswasser der kommunalen Wasserversorgungsunter­ nehmen ist trotz aller Aufbereitungsmaßnahmen mehr oder weniger stark mit Schadstoffen beladen, die seine unmittel­ bare Verwendung bei der Zubereitung vor allem für Babynah­ rung und Krankenkost höchst unerwünscht, wenn nicht sogar gefährlich machen. So ist beispielsweise erwiesen, daß der Bleigehalt des Leitungswassers die geistige Entwicklung des Kindes beeinträchtigt. Auch andere Schwermetalle sowie von Natrium, Kalium, Calzium und Magnesium gebildete Nitra­ te und Nitrite stellen Gefahrenquellen dar, die eine un­ mittelbare Verwendung des Leitungswassers beispielsweise bei der Aufbereitung von Trockenmilch und Trockenmilchpro­ dukten immer problematischer erscheinen lassen. Dasselbe gilt für andere Wasserversorgungsquellen.

An sich könnten diese Schwierigkeiten durch Verwendung von im Handel verfügbaren chemisch reinen Wassers ohne weiteres behoben werden. Derartiges Wasser ist aufgrund seines für die vorstehenden Zwecke wiederum gar nicht erforderlichen Reinheitsgrades und des zu seiner Herstellung erforderli­ chen Kostenaufwands vergleichsweise viel zu teuer, insbe­ sondere wenn es in kleinen Mengen bezogen wird, und dem Bezug in größeren Mengen steht die Gefahr der Eindringung und Vermehrung von Krankheitskeimen in die angebrochenen Behältnisse entgegen.

Es ist deshalb erwünscht, aus dem verfügbaren Leitungswas­ ser oder sonstigem Rohwasser mit geringem Kostenaufwand ein von den vorgenannten Schadstoffen weitgehend freies Wasser herstellen zu können, dessen Keimgehalt zumindest nicht größer als im Leitungswasser ist, wobei die bei zu­ nehmender Keimzahl bestehende Gefahr der Bildung von toxi­ schen und pyrogenen (fiebererregenden) Stoffen zu vermei­ den ist.

Das oben erwähnte bekannte Verfahren versucht diesem Wunsch dadurch zu begegnen, daß die zu entkeimende Flüssigkeit im kontinuierlichen Durchlauf mit einer mit Silber präpa­ rierten Kationenaustauschermasse in Verbindung gebracht wird, welche die im Wasser gelösten Schwermetalle wie vor allem Blei und Zink sowie die sonstigen gesundheitsschäd­ lichen Ionen entfernt. Um auch gesundheitsschädliche An­ ionen in Gestalt von Nitraten, Nitriten und anderen Salzen entfernen zu können, bedarf es eines zusätzlichen Anionen­ austauschers, der entweder nachgeschaltet ist oder mit dem Kationenaustauscher ein Mischbett bildet.

Nun ist es aber bekannt, daß Anionenaustauscher nicht brauchbar mit dissoziierbarem Silber beladen werden können, so daß die Gefahr einer Verkeimung von hinten, d. h. also von der Wasserauslaßseite besteht. Um dem zu begegnen, wäre es zwar denkbar, den Ionenaustauschharzen Keimfilter vorzu­ schalten. Damit bliebe den Keimen jedoch die Zugangsmöglich­ keit von rückwärts, nämlich über den Auslauf nach wie vor offen, deshalb auch dieser Weg ausscheidet. Durch UV-Be­ strahlung würden lediglich die Keime abgetötet, pyrogene und toxische Stoffe blieben hingegen erhalten. Mit Ultra­ filtern ließen sich darüber hinaus die pyrogenen Stoffe zurückhalten, die toxischen Stoffe würden jedoch ungehin­ dert hindurchtreten, und das Leitungswasser müßte zusätz­ lich unter Druck gesetzt werden, um bei praktikablen Ab­ messungen der Filter ausreichende Durchsatzmengen zu er­ zielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das den Einsatz einfacher und billiger Geräte im intermittierenden Betrieb ohne zusätzliche druckerhöhende Maßnahmen ermöglicht und eine Verkeimung von rückwärts mit Sicherheit ausschließt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das Rohwasser zunächst durch den Silber in dissoziierbarer Form enthalten­ den Kationenaustauscher geleitet wird, der unter Bindung der im Rohwasser enthaltenem Metallionen Wasserstoffionen abspaltet, und daß daraufhin das Wasser durch den gleich­ falls Silber in dissoziierbarer Form enthalten den Anionenaus­ tauscher geleitet wird, der die im Rohwasser enthaltenen Anionen unter Abspaltung von Hydroxylionen bindet und das Wasser neutralisiert, wobei während der Behandlung des Wassers in diesen Ionenaustauschern der Gehalt an dis­ soziierbarem Silber auf einem erhöhten Wert gehalten wird, der für eine zufriedenstellende Keimabtötung ausreicht, und daß mittels eines zusätzlichen Kationenaustauschers im neutralisierten Wasser dissoziiertes Silber zu einem Großteil wieder gebunden wird, wobei der Silbergehalt des abfließenden aufbereiteten Wassers unter einem Wert von 20 ppb gehalten wird.

Die Erfindung berücksichtigt hierbei die Tatsache, daß An­ ionenaustauscher nicht brauchbar mit dissoziierbarem Silber beladen werden können, so daß das Anionen-Austauschermate­ rial der Gefahr einer Verkeimung unterliegt, wenn mit einer den Trinkwasservorschriften genügenden, verhältnismäßig schwachen Silberung des ersten Kationenaustauschers gear­ beitet wird. Die Erfindung vermeidet dieses Dilemma da­ durch, daß die Konzentration des im Wasser innerhalb der Austauscher gelösten Silbers eine sichere Keimabtötung be­ wirkt und daß anschließend in dem zusätzlichen Kationen­ austauscher das dissoziierte Silber zu einem Großteil wie­ der gebunden wird. Es findet also zunächst eine gesteuerte Überladung des zu behandelnden Wassers mit dissoziierbarem Silber statt.

Die Verwendung eines dritten Filterbetts ist an sich aus der DE-OS 21 16 165 bekannt, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung betrifft. Da­ bei handelt es sich jedoch um die Aufbereitung von indu­ striellem Wasser, nämlich Kesselspeisewasser bzw. Kondensat­ wasser, bei dem es auf Keimfreiheit nicht ankommt. Das dritte Filterbett hat demzufolge auch eine andere Aufgabe und bildet mit dem zweiten Filterbett die eigentlichen Ionenaustauscher in OH- bzw. H-Form, denen ein zweiter Kat­ ionenaustauscher als erstes Filterbett in wesentlich kleine­ rer Ausführung vorgeschaltet ist.

Demgegenüber baut die Erfindung auf den bekannten keimtöten­ den Eigenschaften von dissoziiertem Silber auf, die sich bei der Entfernung der Schwermetalle und der sonstigen ge­ sundheitsschädlichen Ionen in den Ionenaustauschern bak­ teriostatisch auswirken. Die einschlägigen Trinkwasserver­ ordnungen schreiben für den Silbergehalt jedoch Grenzwerte vor, die für eine zufriedenstellende Keimabtötung nicht ausreichen. Diese Schwierigkeiten werden in Übereinstimmung mit der Erfindung dadurch umgangen, daß während der Behand­ lung des Wassers in den Ionenaustauschern der Gehalt an dissoziiertem Silber vorübergehend wesentlich erhöht und vor dem Verlassen der Ionenaustauscher mit Hilfe des zwei­ ten Kationenaustauschers wieder auf die vorgeschriebenen Werte oder sogar wesentlich niedriger liegende Werte ver­ mindert wird.

In der Bundesrepublik Deutschland schreiben die Trinkwasser­ vorschriften beispielsweise einen Höchstgehalt von 100 ppb (parts per billion). Die Vereinigten Staaten von Amerika lassen nur 50 ppb zu. Das besondere Problem bei der Ver­ wendung von Silber bei der Keimstabilisierung besteht des­ halb darin, den Silbergehalt im abfließenden aufbereiteten Wasser mit ausreichender Sicherheit unter diesen Grenzwer­ ten zu halten. Versuche haben ergeben, daß sich durch die erfindungsgemäße Verwendung eines zweiten Kationenaustau­ schers, der die zuvor dissoziierten Silberionen zu einem Großteil wieder absorbiert, der Silbergehalt des abfließen­ den aufbereiteten Wassers unter einem Wert von 20 ppb hal­ ten läßt.

Die Bindung des Silbers im zweiten Kationenaustauscher kann gesondert nach der Neutralisierung des Wassers im Anionen­ austauscher erfolgen. Ebenso ist es aber auch möglich, die Bindung des Silbers im zweiten Kationenaustauscher gleich­ zeitig mit der Neutralisierung des Wassers im Anionenaus­ tauscher erfolgen zu lassen.

Ein besonderes Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Verwendung von mit den Ionenaus­ tauschern vermischter Aktivkohle, wodurch auch gleichzeitig eine Entfernung von Chlor, Geruchs- und Geschmacksstoffe in Gestalt niederer organischer Verbindungen sowie von Pestiziden ermöglicht wird. Dabei kann die Aktivkohle in an sich bekannter Weise zur Bereitstellung des dissoziier­ baren Silbers selbst gebildet sein, wobei es sich weiter­ hin als vorteilhaft herausgestellt hat, wenn der Gehalt an gesilberter Aktivkohle im ersten Kationenaustauscher und/oder im Anionenaustauscher mindestens 30 Volumen-% be­ trägt. Es können aber auch wenigstens zum Teil Ionenaus­ tauschharze verwendet werden, die selbst dissoziierbar ge­ silbert sind.

Die verwendeten Kationen-Austauschharze sind in Überein­ stimmung mit der Erfindung mit H⁺-Ionen aufgeladen, während die Anionen-Austauschharze Hydroxylgruppen (OH⁻-Ionen) ab­ zugeben vermögen. Derartige Ionenaustauschharze ebenso wie die zur Verwendung gelangende gesilberte Aktivkohle sind im Handel erhältlich.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von verbessertem keimfreien Trinkwasser durch Verminderung des Gehalts an Schwerme­ tall- und anderen gesundheitsschädlichen Ionen mittels eines Kationenaustauschers mit darin enthaltenem Silber in dissoziierbarer Form und eines Anionenaustauschers, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohwasser zunächst durch den Silber in dissoziierbarer Form enthaltenden Kationenaustauscher geleitet wird, der unter Bindung der im Rohwasser enthaltenem Metall­ ionen Wasserstoffionen abspaltet, und daß daraufhin das Wasser durch den gleichfalls Silber in dissoziierbarer Form enthalten den Anionenaustauscher geleitet wird, der die im Rohwasser enthaltenen Anionen unter Abspaltung von Hydroxylionen bindet und das Wasser neutralisiert, wobei während der Behandlung des Wassers in diesen Ionen­ austauschern der Gehalt an dissoziierbarem Silber auf einem erhöhten Wert gehalten wird, der für eine zufrie­ denstellende Keimabtötung ausreicht, und daß mittels eines zusätzlichen Kationenaustauschers im neutralisier­ ten Wasser dissoziiertes Silber zu einem Großteil wieder gebunden wird, wobei der Silbergehalt des abfließenden aufbereiteten Wassers unter einem Wert von 20 ppb gehal­ ten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bindung des Silbers im zweiten Kationenaustauscher gesondert nach der Neutra­ lisierung des Wassers im Anionenaustauscher erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bindung des Silbers im zweiten Kationenaustauscher gleichzeitig mit der Neu­ tralisierung des Wassers im Anionenaustauscher erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge­ kennzeichnet durch die Verwendung von mit den Ionenaustauschern vermischter Aktivkohle.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aktivkohle zur Be­ reitstellung des dissoziierbaren Silbers gesilbert ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gehalt an gesilber­ ter Aktivkohle im ersten Kationenaustauscher und/oder im Anionenaustauscher mindestens 30 Volumen-% beträgt.