DE3703171A1

DE3703171A1 - METHOD FOR PRODUCING A FILTER FOR PURIFYING NATURAL WATER

Info

Publication number: DE3703171A1
Application number: DE19873703171
Authority: DE
Inventors: Evgenij Georgievic Petrov; Vitalij Sergeevic Dikarevskij; Michail Spiridonovic Pavlov; Nikolaj Varfolomeevic Moskalev; Ippolit Igorevic Stasjuk; Sergej Michailovic Levitin
Original assignee: LE I INZENEROV ZELEZNODOROZNOG
Current assignee: LE I INZENEROV ZELEZNODOROZNOG
Priority date: 1987-01-29
Filing date: 1987-02-03
Publication date: 1988-08-11
Also published as: GB2200351A; GB2200351B; FR2610534A1; GB8702003D0; FR2610534B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Reinigung von Naturwasser zur Gewinnung von Trinkwasser, und genauer be trifft sie Verfahren zur Herstellung eines Filterstoffes zur Reinigung von Naturwasser.The invention relates to the field of cleaning Natural water for the production of drinking water, and more precisely be it meets processes for the production of a filter material for cleaning natural water.

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung eines Filterstoffes zur Reinigung von Naturwasser, das die Granulierung eines zerkleinerten, in der Natur vorkommenden Alumosilikat rohstoffes (von Naturerden) in einer Wirbelschicht und darauffolgendes Brennen der erhaltenen Granalien bei einer Temperatur von 1050-1250°C (V.N. Martensen, R.I. Ajukaev, A.K. Strelkov, S.M. Sandalov, P.G. Bykova "Droblenyj keram zit - novyjfiltrujuscÿ material dlja vodoocistnych filtrov", Kuibysev, 1976, S. 33-35) vorsieht.A method for producing a filter material is known for the purification of natural water, the granulation of a crushed, naturally occurring aluminosilicate raw material (from natural earth) in a fluidized bed and subsequent firing of the granules obtained at one Temperature of 1050-1250 ° C (V.N. Martensen, R.I. Ajukaev, A.K. Strelkov, S.M. Sandalov, P.G. Bykova "Droblenyj keram zit - novyjfiltrujuscÿ material dlja vodoocistnych filtrov ", Kuibysev, 1976, pp. 33-35).

Nach dem bekannten Verfahren wird ein Filterstoff mit nie drigen Adsorptionseigenschaften gewonnen. Das ist dadurch verursacht, daß die Oberfläche der Granalien stark verschmolzen ist, keine offenen Poren hat und sich durch geringe Rauheit auszeichnet, wobei die spezifische Oberfläche der Granalien gering (etwa 1,0-1,2 m²/g) ist.According to the known method, a filter material is never used third adsorption properties obtained. That is because causes the surface of the granules to melt together is, has no open pores and is characterized by small Roughness is characterized, the specific surface of the Granules are low (about 1.0-1.2 m² / g).

Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Filterstoffes zur Reinigung von Naturwasser bekannt, das in der Granu lierung einer wäßrigen Suspension eines natürlichen Alumo silikatrohstoffes (von Naturerden) in einer Wirbelschicht unter Zusatz vulkanischer Asche oder eines Perlits und in darauffolgendem Brennen der erhaltenen Granalien bei einer Temperatur von 1000-1250°C (S.P. Onackÿ "Proizvodstvo keramzita", Verlag "Izdatelstvo literatury po stroitel′stvu", Moskau, 1971, S. 122, 144) besteht.It is also a process for making a filter cloth known for the purification of natural water in the Granu lation of an aqueous suspension of a natural alumo silicate raw material (from natural earth) in a fluidized bed with the addition of volcanic ash or a pearlite and in subsequent firing of the granules obtained at one Temperature of 1000-1250 ° C (S.P. Onackÿ "Proizvodstvo keramzita ", publisher" Izdatelstvo literatury po stroitel′stvu ", Moscow, 1971, pp. 122, 144).

Die Einführung einer vulkanischen Asche oder eines Perlits in die Suspension verbessert in gewissem Maße die Adsorp tionseigenschaften des Filtermaterials infolge einer gewissen Vergrößerung der spezifischen Oberfläche der Granalien. Mit diesem Verfahren erhält man jedoch Granalien mit ge schmolzener Oberfläche, die keine offenen Poren aufweist eine geringe Rauheit hat, was eine wesentliche Erhöhung der Adsorptionseigenschaften des Filterstoffes verhindert.The introduction of volcanic ash or pearlite to some extent in the suspension improves the adsorp tion properties of the filter material due to a certain Enlargement of the specific surface area of the granules. With this method, however, granules with ge are obtained melted surface that has no open pores has a low roughness, which is a significant increase prevents the adsorption properties of the filter material.

Darüber hinaus ist ein Verfahren zur Herstellung eines Fil terstoffes zur Reinigung von Naturwasser bekannt, das die Granulierung einer wäßrigen Suspension eines natürlichen Alumosilikatrohstoffes (von Naturerden) in einer Wirbel schicht unter Zusatz zerkleinerten Magnetits in einer Menge von 35-70%, bezogen auf die Tonmasse, und darauffogendes Brennen der erhaltenen Granalien bei einer Temperatur von 600-900°C vorsieht (SU-PS 9 82 723).In addition, a method for producing a fil Terstoffes known for the purification of natural water, which the Granulation of an aqueous suspension of a natural one Alumosilicate raw material (from natural earth) in a vortex layer with the addition of crushed magnetite in a quantity of 35-70%, based on the clay mass, and the following Firing the granules obtained at a temperature of 600-900 ° C (SU-PS 9 82 723).

Dieses Verfahren ermöglicht es, die Adsorptionseigenschaften des Filterstoffes zu verbessern, weil es bei der genannten Brenntemperatur zu keiner Verschmelzung der Granalien kommt; sie haben offene Poren und eine höhere spezifische Oberfläche. Aber das ungenügende Gesamtvolumen der offenen Poren beschränkt wesentlich eine mögliche Vergrößerung der spezifischen Oberfläche und der Rauheit der Granalien. Im Ergebnis erhält man einen Filterstoff mit nicht ausreichend hohen Adsorptionseigenschaften.This process enables the adsorption properties to improve the filter cloth because it is mentioned in the Firing temperature for no fusion of the granules comes; they have open pores and a higher specific one Surface. But the insufficient total volume of open Pore size significantly limits possible enlargement specific surface and the roughness of the granules. in the Result you get a filter cloth with insufficient high adsorption properties.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Verfahren zur Herstellung eines Filterstoffes zur Reinigung von Naturwasser, das in der Granulierung einer wäßrigen Suspension eines natürlichen Alumosilikatrohstoffes in einer Wirbel schicht und im darauffolgenden Brennen der erhaltenen Grana lien bei einer Temperatur von 800-900°C besteht, einen solchen natürlichen Alumosilikatrohstoff zu wählen, der es er möglicht, einen Filterstoff mit größerem Gesamtvolumen der offenen Poren und hoher spezifischer Oberfläche, und folg lich mit hohen Adsorptionseigenschaften herzustellen.The invention has for its object in the process for Production of a filter material for the purification of natural water, that in the granulation of an aqueous suspension of a natural aluminosilicate raw material in a vortex layer and in the subsequent burning of the preserved grana lien exists at a temperature of 800-900 ° C, such natural alumosilicate raw material to choose it possible to use a filter fabric with a larger total volume open pores and high specific surface area, and consequently Lich with high adsorption properties.

Diese Aufgabe wird wie aus dem vorstehenden Anspruch er sichtlich gelöst, und zwar dadurch, daß man Sapropel als natürlichen Alumosilikatrohstoff verwendet.This task is as from the preceding claim visibly solved, namely, that one as Sapropel as natural aluminosilicate raw material used.

Ein einen Bestandteil des Sapropels bildender organischer Teil brennt beim Brennen der Granalien aus, was zur Bildung einer porigen Struktur der Granalien mit einem großen Gesamt volumen an offenen Poren führt. Dies führt wiederum zur Ver größerung der spezifischen Oberfläche der Granalien und in folgedessen zur Verbesserung der Adsorptionseigenschaften des Filterstoffes.An organic part of the Sapropel Part burns out when the granules burn, causing formation a porous structure of the granules with a large total volume of open pores. This in turn leads to ver increase in the specific surface area of the granules and in consequently to improve the adsorption properties of the filter fabric.

Der erfindungsgemäße Filterstoff ermöglicht es, die Wirksam keit und Qualität der Reinigung von Naturwasser, das zur Ge winnung von Trinkwasser verwendet wird, beträchtlich zu er höhen.The filter fabric according to the invention makes it effective ness and quality of the purification of natural water Drinking water is used considerably heights.

Wie oben erwähnt, wird das Brennen der Granalien bei einer Temperatur von 800-900°C durchgeführt. Es ist nicht empfeh lenswert, das Brennen der Granalien bei Temperaturen unter 800°C vorzunehmen, da die Granalien bei niedrigeren Brenn temperaturen eine ungenügende mechanische Festigkeit aufwei sen. Es ist auch unzweckmäßig, das Brennen der Granalien bei Temperaturen über 900°C durchzuführen, weil bei höheren Brenntemperaturen die spezifische Oberfläche der Granalien vermindert und der unproduktive Energieaufwand für das Brennen vergrößert wird. As mentioned above, the granules burn at one Temperature of 800-900 ° C carried out. It is not recommended worth the burning of the granules at temperatures below 800 ° C because the granules at lower firing temperatures have insufficient mechanical strength sen. It is also inappropriate to burn the granules to be carried out at temperatures above 900 ° C because at higher Firing temperatures the specific surface of the granules reduced and the unproductive energy expenditure for burning is enlarged.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird Sapropel als natürlicher Alumosilikatausgangsstoff verwendet. Sapropel stellt Schlammablagerungen dar, die sich auf dem Boden stehender Gewässer (Seen, Teiche, Sümpfe) aus verfaulten pflanzlichen und tierischen Rückständen sowie aus angeschwemmten minera lischen Beimengungen bilden. Die Zusammensetzung von Sapropel wird durch die Verhältnisse seiner Bildung bestimmt und kann sehr unterschiedlich sein.In the process according to the invention, sapropel is considered more natural Aluminum silicate raw material used. Sapropel poses Deposits of sludge standing on the ground Waters (lakes, ponds, swamps) made from rotten vegetable and animal residues as well as from washed up minera form admixtures. The composition of Sapropel is determined by the conditions of his education and can be very different.

Zur Herstellung eines Filterstoffes wird eine wäßrige Sus pension von Sapropel bei einem Massenverhältnis von fester zu flüssiger Phase von 1 : 1,5 bis 1 : 2 aufbereitet. Die aufbereitete Suspension wird in einem Apparat in einer Wir belschicht granuliert. Die erhaltenen Granalien werden bei einer Temperatur von 800-900°C gebrannt und dann abgekühlt. Das Brennen der Granalien kann sowohl in demselben Apparat als auch außerhalb, beispielsweise in einem Brennofen, durchgeführt werden.To produce a filter material, an aqueous Sus Sapropel pension with a mass ratio of fixed processed into liquid phase from 1: 1.5 to 1: 2. The processed suspension is in one apparatus in a we granulated. The granules obtained are at fired at a temperature of 800-900 ° C and then cooled. The burning of the granules can be done both in the same apparatus as well as outside, for example in a kiln, be performed.

Dadurch wird ein Filterstoff in Form eines polydispersen Gemisches der Granalien mit einem Durchmesser von 0,5-2,0 mm erhalten.This turns a filter cloth into a polydisperse Mixture of granules with a diameter of 0.5-2.0 mm receive.

Der erfindungsgemäß erhaltene Filterstoff kann effektiv in Filteranlagen, die nach dem Prinzip der Filterung sowohl im Auf- als auch im Abstrom arbeiten, eingesetzt werden. Dabei wird eine hohe Qualität der Reinigung von Naturwasser ge sichert.The filter material obtained according to the invention can effectively in Filter systems based on the principle of filtering both in Work upstream and downstream, are used. Here is a high quality of natural water purification backs up.

Example 1

Zur Herstellung eines Filterstoffes wird Sapropel verwendet, das Schlammablagerungen darstellt, die auf dem Boden eines Süßwassersees aus verfaulten pflanzlichen und tierischen Rückständen sowie aus angeschwemmten mineralischen Beimen gungen gebildet werden. Die chemische Zusammensetzung des Sapropels (in Masse-%) ist wie folgt: SiO₂ 34,1; Al₂O₃ 7,0; Fe₂O₃ 7,2; CaO 3,5; MgO 0,5; organischer Teil 47,7.Sapropel is used to produce a filter material, that represents sludge deposits on the bottom of a Freshwater lakes made from rotten plant and animal Residues as well as from washed-up mineral additives conditions are formed. The chemical composition of the Sapropels (in% by mass) is as follows: SiO₂ 34.1; Al₂O₃ 7.0; Fe₂O₃ 7.2; CaO 3.5; MgO 0.5; organic part 47.7.

Es wird eine wäßrige Suspension von Sapropel bei einem Mas senverhältnis von fester zu flüssiger Phase von 1 : 1,75 her gestellt. Die hergestellte Suspension wird in einem Apparat in einer Wirbelschicht granuliert. Die erhaltenen Granalien werden dem Apparat entnommen und in einen Brennofen einge bracht, wo sie bei einer Temperatur von 900°C gebrannt werden. Danach werden die Granalien abgekühlt.It is an aqueous suspension of Sapropel at a mas ratio of solid to liquid phase of 1: 1.75 posed. The suspension produced is in an apparatus granulated in a fluidized bed. The granules obtained are removed from the apparatus and placed in a kiln brings where they are burned at a temperature of 900 ° C. The granules are then cooled.

Im Ergebnis wird ein Filterstoff in Form eines polydispersen Gemisches von Granalien mit einem Durchmesser von 0,5-2,0 mm erhalten.The result is a filter cloth in the form of a polydisperse Mixture of granules with a diameter of 0.5-2.0 mm receive.

Example 2

Ein Filterstoff wird analog dem Beispiel 1 hergestellt. Da bei wird Sapropel als Alumosilikatausgangsstoff verwendet, das Schlammablagerungen darstellt, die auf dem Boden eines Süßwassersees aus verfaulten pflanzlichen und tierischen Rückständen sowie aus angeschwemmten Beimengungen gebildet werden. Die chemische Zusammensetzung des Sapropels ist, in Ma.-%, wie folgt: SiO₂ 39,4; Al₂O₃ 14,4; Fe₂O₃ 6,3; CaO 7,6; MgO 1,2; K₂O 0,4; organischer Teil 30,7. Das Massen verhältnis von Sapropel zu Wasser in der Suspension beträgt 1 : 1,5. Die Brenntemperatur der Granalien beträgt 800°C.A filter fabric is produced analogously to Example 1. There Sapropel is used as the aluminosilicate raw material, that represents sludge deposits on the bottom of a Freshwater lakes made from rotten plant and animal Residues as well as from washed-up admixtures will. The chemical composition of the Sapropel is, in % By mass as follows: SiO₂ 39.4; Al₂O₃ 14.4; Fe₂O₃ 6.3; CaO 7.6; MgO 1.2; K₂O 0.4; organic part 30.7. The masses ratio of sapropel to water in the suspension 1: 1.5. The firing temperature of the granules is 800 ° C.

Example 3

Man stellt einen Filterstoff analog dem Beispiel 1 her. Dabei ist das Massenverhältnis von Sapropel zu Wasser in der Suspension gleich 1 : 1,75. Die Brenntemperatur der Granalien beträgt 850°C. A filter fabric is produced analogously to Example 1. The mass ratio of sapropel to water is in the suspension equal to 1: 1.75. The burning temperature of the Granules is 850 ° C.

Example 4

Man stellt einen Filterstoff ähnlich wie in Beispiel 1 her. Dabei wird Sapropel als Alumosilikatausgangsstoff verwendet, das Schlammablagerungen darstellt, die auf dem Boden eines Süßwassersees aus verfaulten pflanzlichen und tierischen Rückständen sowie aus angeschwemmten mineralischen Beimen gungen gebildet werden. Die chemische Zusammensetzung des Sapropels ist wie folgt (in Masse-%): SiO₂ 39,4; Al₂O₃ 14,4; Fe₂O₃ 6,3; CaO 7,6; MgO 1,2; K₂O 0,4; organischer Teil 30,7. Das Massenverhältnis und Sapropel zu Wasser in der Suspension beträgt 1 : 2. Die Brenntemperatur der Grana lien beträgt 900°C.A filter fabric similar to that in Example 1 is produced. Sapropel is used as the aluminosilicate raw material, that represents sludge deposits on the bottom of a Freshwater lakes made from rotten plant and animal Residues as well as from washed-up mineral additives conditions are formed. The chemical composition of the Sapropels is as follows (in% by mass): SiO₂ 39.4; Al₂O₃ 14.4; Fe₂O₃ 6.3; CaO 7.6; MgO 1.2; K₂O 0.4; more organic Part 30.7. The mass ratio and sapropel to water in the suspension is 1: 2. The firing temperature of the grana lien is 900 ° C.

Nachstehend sind in der Tabelle 1 die Hauptkennwerte eines Filterstoffes angeführt, der nach den Beispielen 1 bis 4 hergestellt ist, sowie, zum Vergleich, die entsprechenden Kennwerte eines Filterstoffes, der nach der SU-PS 9 82 723 hergestellt wurde. Dabei wurden Filterstoffe mit einer Gra nalienfraktion von 1,0 bis 1,2 mm Durchmesser verwendet. Als Hauptkennwerte der Filterstoffe sind angeführt: Gesamt volumen der offenen Poren, spezifische Oberfläche der Gra nalien, Adsorptionskapazität. Die genannten Hauptkennwerte wurden nach den üblichen Verfahren, beschrieben im Buch von N.F. Ermolenko, M.D. Efros "Regulirovanie poristoj struktury okisnych adsobentov i katalizatorov", Minsk 1971, ermittelt. Dabei wurde die Adsorptionskapazität anhand der Adsorption von Methylenblau ermittelt.Below are the main characteristics in Table 1 Filter substance listed, that according to Examples 1 to 4th is produced, and, for comparison, the corresponding Characteristic values of a filter material that according to SU-PS 9 82 723 was produced. Filter fabrics with a Gra used fraction from 1.0 to 1.2 mm in diameter. The main parameters of the filter fabrics are: Total volume of open pores, specific surface of the gra nalien, adsorption capacity. The main parameters mentioned were according to the usual procedures described in the book by N.F. Ermolenko, M.D. Efros "Regulirovanie poristoj structures okisnych adsobentov i katalizatorov ", Minsk 1971. The adsorption capacity was based on the adsorption determined from methylene blue.

Tabelle 1 Table 1

Wie es aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, übertrifft der erfindungsgemäß hergestellte Filterstoff (Beispiele 1-4) den nach der SU-PS 9 82 723 hergestellten Filterstoff in be zug auf das Gesamtvolumen der offenen Poren um das 2,2-2,7-fache, in der spezifischen Oberfläche um das 3,6-4-fache, in der Adsorptionskapazität um das 1,5-2-fache. Dank den genannten Vorteilen kann der nach dem erfindungsgemäßen Ver fahren hergestellte Filterstoff erfolgreich zur wirksamen Reinigung von Naturwasser zur Gewinnung von Trinkwasser von hoher Qualität verwendet werden.As can be seen from Table 1, the Filter fabric produced according to the invention (Examples 1-4) the filter fabric produced according to SU-PS 9 82 723 in be pull on the total volume of open pores by 2.2-2.7 times, in the specific surface area by 3.6-4 times, in the adsorption capacity by 1.5-2 times. Thanks to the Advantages mentioned can according to the Ver filter fabrication successfully drive to effective Purification of natural water for the production of drinking water from high quality.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Filterstoff und der nach der SU-PS 9 82 723 hergestellte Fil terstoff wurden bei der Reinigung von Flußwasser geprüft, das die folgenden Kennwerte aufweist: Trübung 7 mg/l, Fär bung 41 Grad, pH-Wert 7,1. Die technischen Prüfungen wurden auf einem Prüfstand vorgenommen, der aus zwei Filtersäulen mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Höhe von 2000 mm besteht. In eine der Säulen wurde der erfindungsgemäß herge stellte Filterstoff und in die andere Säule der nach der SU-PS 9 82 723 hergestellte Filterstoff eingebracht. Dabei wurden Filterstoffe mit einer Granalienfraktion von 1,0- 1,2 mm Durchmesser verwendet. Die Schichtdicke jedes Filter stoffes in der Säule betrug 1000 mm. Die Filterung von Fluß wasser wurde von oben nach unten durchgeführt. Die Geschwin digkeit der Filterung wurde konstant aufrechterhalten, und zwar bei 8 m/h. Unmittelbar vor dem Einbringen des Flußwassers in die Säulen wurde dem Wasser ein Koagulant - Alumi niumsulfat - in einer Dosis von 7 mg/l, umgerechnet auf Al₂O₃, zugegeben.The filter fabric produced by the method according to the invention and the fil produced according to SU-PS 9 82 723 terstoff were tested in the purification of river water, the has the following characteristics: turbidity 7 mg / l, color exercise 41 degrees, pH 7.1. The technical tests were made on a test bench consisting of two filter columns with a diameter of 50 mm and a height of 2000 mm consists. In one of the pillars was the Herge according to the invention put filter cloth and in the other column the after SU-PS 9 82 723 introduced filter material introduced. Here filter materials with a granule fraction of 1.0 1.2 mm diameter used. The layer thickness of each filter fabric in the column was 1000 mm. Filtering river water was carried out from top to bottom. The speed filtering efficiency was maintained, and at 8 m / h. Immediately before the river water is brought in in the pillars the water became a coagulant - alumi sodium sulfate - in a dose of 7 mg / l, converted to Al₂O₃ added.

Als Kriterium der Wirksamkeit von Filterstoffen diente die Menge an gereinigtem Flußwasser pro Filtrationszyklus. Unter Filtrationszyklus versteht man den Zeitraum, in welchem aus der Filtersäule gereinigtes Wasser ausfließt, das den Anfor derungen genügt, die an die Qualität von Trinkwasser hin sichtlich Trübung und Färbung gestellt werden, und zwar: Trübung höchstens 1,5 mg/l, Färbung höchstens 20 Grad.The served as a criterion for the effectiveness of filter materials Amount of purified river water per filtration cycle. Under Filtration cycle is the period in which from purified water flows out of the filter column, which complies with the requirements is enough to improve the quality of drinking water visible cloudiness and coloration, namely: Turbidity at most 1.5 mg / l, color at most 20 degrees.

Die Ergebnisse der technischen Prüfungen von Filterstoffen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und nach der SU-PS 9 82 723 hergestellt werden, sind in der Tabelle 2 angeführt.The results of technical tests on filter materials, those according to the inventive method and according to the SU-PS 9 82 723 are produced are listed in Table 2.

Tabelle 2 Table 2

Aus der Tabelle 2 ist zu ersehen, daß die Dauer eines Fil trationszyklus und folglich die Menge des pro Zyklus gerei nigten Flußwassers auf einer Filtersäule mit einem Einsatz aus dem erfindungsgemäß hergestellten Filterstoff mehr als das Zweifache der auf einer Filtersäule mit einem Einsatz aus dem gemäß der SU-PS 9 82 723 hergestellten Filterstoff erzielten entsprechenden Kennwerte beträgt.It can be seen from Table 2 that the duration of a fil tration cycle and consequently the amount of per cycle ned river water on a filter column with an insert from the filter fabric produced according to the invention more than twice that on a filter column with one insert from the filter fabric produced according to SU-PS 9 82 723 achieved corresponding characteristic values.

Somit ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, einen Filterstoff mit verbesserten Adsorptionseigenschaften her zustellen, was es wiederum ermöglicht, die Effektivität von Filteranlagen zur Reinigung von Naturwasser wesentlich zu erhöhen und Trinkwasser von hoher Qualität zu gewinnen.The method according to the invention thus enables a Filter fabric with improved adsorption properties deliver, which in turn enables effectiveness of filter systems for cleaning natural water increase and obtain high quality drinking water.

Claims

1. A process for producing a filter material for the purification of natural water, the

the granulation of an aqueous suspension of a natural aluminosilicate raw material in a fluidized bed,
- subsequent firing of the granules obtained at a temperature of 800-900 ° C

provides, characterized in that Sapropel is used as a natural aluminosilicate raw material.