DE3800613C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser oder Reinigung von Abwasser - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser oder Reinigung von Abwasser

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Was­ ser oder Reinigung von Abwasser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so­ wie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 5.
Aus DE-OS 19 47 538 ist ein derartiges Verfahren bekannt, bei dem das zu behandelnde Wasser von unten nach oben durch Filter hindurch­ geführt wird, während die Filter in umgekehrter Richtung von oben nach unten in entsprechenden zeitlichen Abständen gespült werden, und zwar wird nur jeweils ein Filter gespült, während das andere weiter arbeitet, so daß der Reinwasserstrom nicht unterbrochen wird. Beim Spülen anfal­ lendes Schlammwasser wird einer Abflußrinne zugeführt. Auf diese Weise wird jedoch mit dem Schlamm eine beträchtliche Menge an Wasser entnom­ men und nicht wiederverwertet.
Aus DE-PS 2 76 400 ist es bei einem Klärbehälter bekannt, bei dem zum Zurückhalten von Schwebstoffen ein oberer Trichtermantel mit siebartigen Durchbrechungen vorgesehen ist, wobei das Wasser das so ge­ bildete Sieb von unten nach oben durchströmt, während von oben nach un­ ten gespült wird. Der beim Spülen anfallende Schlamm wird einem Entsor­ gungsbehälter zugeführt, wo der Schlamm durch Sedimentation eingedickt wird, während das Spülwasser abgeführt wird. Eine Wiederverwendung des Spülwassers ist nicht vorgesehen.
Aus DE-PS 5 50 842 ist es bekannt, beim Klären von Wasser Flockungs­ mittel zuzusetzen. Aus US 18 83 805-A ist es zusätzlich bekannt, dem zu behandelden Wasser Gas, etwa Sauerstoff, zuzuführen. Aerobe und an­ aerobe Abwasseraufbereitungsverfahren sind an sich bekannt, wie bei­ spielsweise aus F. Meinck et al., "Industrie-Abwässer", 4. Auflage, Gu­ stav Fischer Verlag, Stuttgart, 1968, S. 106-107, hervorgeht.
Aus DE-AS 14 36 325 ist eine Filteranlage mit kreisförmig an­ geordneten Filterbehältern bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrich­ tung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5 zu schaffen, die es ermöglichen, das vom Schlamm befreite Spülwasser wiederzuverwenden, ohne die Verfahrensführung zu beeinträchtigen.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 5 gelöst.
Hierdurch wird es zudem vorteilhaft ermöglicht, die mecha­ nischen Filtriervorgänge mit unterschiedlichen biologischen Prozessen parallel zu verbinden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser, wobei links der Betriebszustand und rechts ein Spülvorgang dar­ gestellt sind.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung von Fig. 1 ohne Deckel, wobei in der oberen rechten Hälfte das Filtermaterial und in der unteren Hälfte die Filterbehälter fehlen.
Fig. 3 und 4 zeigen eine Vorrichtung entsprechend Fig. 1 und 2 in geschlossener Ausführungsform.
Fig. 5 und 6 zeigen eine abgewandelte Vorrichtung in der Dar­ stellungsform der Fig. 1 und 2.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung, die sowohl der Aufbereitung von Trinkwasser als auch der Reinigung von Abwasser dienen kann und sich insbesondere für die Endstufe einer Abwasserreinigung eignet, umfaßt je nach Bauweise Filterbehälter 1 bis 7, die um einen mittig vorgesehenen Spülwasserabsetzbehälter 9 angeordnet sind. Zu jedem Filterbehälter 1 bis 7 führt eine Rohwasserleitung 10, die in eine Ring­ leitung 11 einmündet, von der das Rohwasser über Rohwasserpumpen 12 und eine Rohwasserzuführleitung in jeden Filterbehälter 1 bis 7 gelangt. Wie in der linken Hälfte in Fig. 1 dargestellt ist, durchströmt das Rohwas­ ser das Filtermaterial 14 von unten nach oben, wobei es dieses verdich­ tet und gegen einen Siebboden 15 drückt. Das Rohwasser, das das Filter­ material 14 durchströmt hat, sammelt sich anschließend in einem Wasser­ sammelraum 16 und kann über eine Refiltrationsleitung 17 teilweise dem Rohwasser wieder zugemischt werden.
Hat das Filtermaterial 14 einen Zustand erreicht, in dem ein Spülvorgang erforderlich ist, so wird ein Rückstoß durchgeführt, wie er in der rechten Hälfte in Fig. 1 dargestellt ist. Zu diesem Zweck wird die Rohwasserzuführpumpe 12 abgeschaltet und gleichzeitig ein Ventil 18 geschlossen. Der statische Druck des Wassers im Wassersammelraum 16 be­ wirkt, daß das Wasser von oben nach unten strömt und dabei das Filter­ material 14 auflockert. Der so entstehende Spülwasserstrom gelangt über ein Spülwasserabführrohr 19, das von der Rohwasserzuführleitung 13 zwi­ schen der Rohwasserpumpe 12 mit dem ihr zugeordneten Absperrventil 18 und dem Filterbehälter abzweigt, in den Spülwasserabsetzbehälter 9 und komprimiert die dort vorhandene Luft im oberen Teil 20a eines Sammelraumes 20. Hier kommt das Spülwasser zur Ruhe, und die mitgeführten Teilchen setzen sich in dem konisch nach unten zulaufenden Sammelraum 20 des Spülwasserab­ setzbehälters 9 ab.
Ist der Spülvorgang beendet, öffnet das Ventil 18, und die Rohwasserpumpe 12 nimmt ihre Arbeit auf, so daß der in der linken Hälfte von Fig. 1 dargestellte Zustand wieder eintritt. Dabei drückt die oben im Spülwasserabsetzbehälter 9 bei 20a komprimierte Luft das Spül­ wasser durch ein Spülwasserrückführrohr 22 mit Rückschlagklappe in die Rohwasserzuführleitung 13 der Filterbehälter 1 bis 7, so daß das ent­ sorgte Spülwasser gleichmäßig verteilt zu allen Filterbehältern 1 bis 7 zugeführt wird. Ein Ventil 23 stellt sicher, daß in diesem Betriebszu­ stand Rohwasser nicht in den Spülwasserabsetzbehälter 9 gelangen kann.
Indem automatisch die den einzelnen Filterbehältern 1 bis 7 zugeordneten Rohwasserpumpen 12 und Ventile 18 betätigt werden, ist ein vollautomatischer Betrieb der Vorrichtung gewährleistet, indem in be­ stimmten Zeitabständen oder bei Erreichen bestimmter Drücke, wodurch die Belastung des Filtermaterials 14 angezeigt wird, eine automatische Aus­ lösung der Schaltvorgänge erfolgt.
Von Zeit zu Zeit wird auf nicht dargestellte Weise der Schlamm aus dem Sammelraum 20 unten entfernt.
Wie Fig. 1 zeigt, kann der Wassersammelraum 16 als ein gemein­ samer, alle Filterbehälter 1 bis 7 überdeckender, offener Speicherraum ausgebildet sein, der mit einer Abdeckung 24 versehen sein kann.
In den Fig. 3 und 4 ist eine den Fig. 1 und 2 entsprechende geschlossene Ausführungsform dargestellt.
Die Fig. 5 und 6 zeigen, daß es auch möglich ist, die vorge­ sehenen Filterbehälter 1 bis 6 mit je einem gesonderten Druckraum 25 zu versehen, wobei jeder Filterbehälter 1 bis 6 mit dem zugehörigen Druck­ raum 25 zu einer Einheit verbunden ist. Im übrigen entspricht der Be­ triebsvorgang wie auch der Spülvorgang dem, wie er unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist.
In den Fig. 1 und 2 ist weiter gezeigt, daß zweckmäßig die Filterbehälter 1 bis 7 und der Spülwasserabsetzbehälter 9 mit ihrer Bodenfläche etwa mit dem Erdboden fluchten, wobei die Zuführleitungen 13, 17, 19, 22 in einem unter der Erdoberfläche vorgesehenen Kellerraum 26 angeordnet sind. Die Wände des Kellerraums 27 können dabei gleichzei­ tig als tragende Fundamente für die zylindrischen Filterbehälter 1 bis 7 dienen.
Neben der in Fig. 2 dargestellten rechteckigen Kassettenbau­ weise der Filterbehälter 1 bis 7 zeigen die Fig. 4 und 6, wie die Filter­ behälter 1 bis 6 als zylindrische Kolonnen um den zentrisch vorge­ sehenen Spülwasserabsetzbehälter 9 angeordnet sein können. Je nach der Menge des zu behandelnden Wassers kann somit baukastenartig die Vorrichtung aufgebaut werden, wobei es möglich ist, Kapazitätserweite­ rungen vorzusehen, indem entsprechend Platz für weitere Filterbehälter vorgesehen wird.
Wie Fig. 3 und 5 zeigen, ist es auch möglich, auf einen Kel­ lerbau zu verzichten und die Filterbehälter 1 bis 6 und den Entsorgungs­ behälter 9 auf Stützen 28 anzuordnen und mit Hilfe eines Konstruktions­ rahmens 29 festzulegen.
Wie weiter aus Fig. 2 zu entnehmen ist, kann die Vorrichtung auch ohne Schwierigkeiten mit einer Dosiereinrichtung PKE zur Pulver­ kohleeinlagerung oder einer Dosiereinrichtung PAC für Aluminiumchlorid versehen werden, wobei die Dosiermittelbehälter 30 im Kellerraum 26 angeordnet sind. Weitere nicht dargestellte Dosiereinrichtungen sind möglich, so daß die gewünschte Qualität des durch die Leitung 31 die Vorrichtung verlassenden Reinwassers erzielbar ist.
Ohne besondere Schwierigkeiten können in der Vorrichtung ver­ schiedene Verfahrensschritte durchgeführt werden. Neben der beschriebe­ nen mechanisch-flockulativen und/oder adsorptiven Filtration mit Zusatz von PAC, PKE oder anderen Chemikalien, ist es auch möglich, eine biolo­ gisch-aerobe Filtration durch Zusatz von reinem O₂ in jede Rohwasserlei­ tung oder eine biologisch-anaerobe Filtration durch Zusatz von Methan oder Wasserstoff oder eines Teilstroms vorgeklärten Abwassers durchzu­ führen. In vorteilhafter Weise ist es lediglich erforderlich, in die einzelnen Rohwasserzuführleitungen 13 der Filterbehälter 1 bis 6 mit Hilfe von Dosiereinrichtungen 32 in Form von Gasdüsen oder keramischen Verteilern zur Lösung der Gase bzw. in Form von Mischdüsen für Flockungs­ chemikalien die entsprechenden Mittel zuzuführen oder Teilströme vorgeklärten Abwassers wieder einzuleiten. Im übrigen erfolgt durch gleiche Kalibrierung der Spülwasserrückführrohre 22 eine mengenpropor­ tionale Spülwasserrückführung entsprechend dem durch die jeweilige Ver­ schlammung des jeweiligen Filtermaterials 14 unterschiedlichen Gegen­ drücken.
Nach einer weiteren Variante der Vorrichtung ist es möglich, wie in Fig. 6 dargestellt ist, eine Gruppe von Filterbehältern 3a, 4a, 6a zur Vorbehandlung mit Refiltrationsleitungen zu versehen und eine andere Gruppe von Filterbehältern 1b, 2b, 5b ausschließlich zur Nachbe­ handlung vorzusehen. Durch Schließen der Ventile 33 in der Ringleitung 11 und der Ventile 34 in der Ringleitung 35 entstehen zwei Einheiten, indem die Filterbehälter 3a, 4a, 6a von der Rohwasserleitung 10 versorgt werden und die Filterbehälter 1b, 2b und 5b das nachbehandelte Wasser über die Ringleitung 35 durch die Leitung 31 abgeben.
Die Vorrichtung ermöglicht so bei einem Minimum an Rohrlei­ tungsaufwand eine günstige Entsorgung des von allen Filtern anfallenden Spülwassers, wobei mit einem geringen Aufwand in optimaler Weise ein automatischer Betrieb der gesamten Vorrichtung ermöglicht wird, wobei ohne Schwierigkeiten wahlweise verschiedene Verfahrensschritte durchge­ führt werden können.

Claims (14)

1. Verfahren zur Aufbereitung von Wasser oder Reinigung von Abwasser, vornehmlich zu dessen Endreinigung, bei dem das Wasser durch mehrere Filter von unten nach oben hindurchgeführt wird und die Filter zu unterschiedlichen Zeiten in umgekehrter Richtung von oben nach unten gespült werden, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die von den Filtern rhythmisch anfallenden Spülschlamm­ wässer über einen Abschnitt der Rohwasserzuführung und eine davon ab­ zweigende Spülwasserabführung in einen Spülwasserabsetzbehälter geführt werden, und der Schlamm vom Spülwasser durch Absetzen getrennt wird,
  • - daß das Spülwasser anschließend über eine Spülwasserrück­ führung und einen Abschnitt der Rohwasserzuführung mittels Druckluft durch einen Filterbehälter proportional der Durchsatzmenge des durch­ fließenden Rohwassers durchgeführt wird und
  • - daß der eingedickte Schlamm aus dem Spülwasserabsetz­ behälter entsprechend den Spülrhythmen diskontinuierlich abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter mechanisch-flockulativ und/oder adsorptiv betrieben werden, wobei den einzelnen Rohwasserleitungen wahlweise Flockungschemikalien und/oder Pulverkohle zugesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter biologisch-aerob betrieben werden, wozu den einzelnen Rohwasserleitungen entsprechend der druckabhängigen Löslichkeit reiner Sauerstoff als Oxidationsmittel zugesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter biologisch-anaerob betrieben werden, wozu den einzelnen Rohwasserleitungen entsprechend der druckabhängigen Löslichkeit wahl­ weise Reduktionsmittel, wie Methan, oder reiner Wasserstoff oder ein Teilstrom vorgeklärten Abwassers zugesetzt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit mehreren Filtern, die das Wasser während des Filter­ vorgangs von unten nach oben durchströmt, und mit einem jedem Filter nachgeordneten Wassersammelraum, von dem das Wasser während des Spülvor­ gangs das Filter von oben nach unten durchströmt, dadurch gekenn­ zeichnet,
  • - daß ein Spülwasserabsetzbehälter (9) vorgesehen ist,
  • - daß jeder Filterbehälter (1 bis 7) durch ein Spülwasserab­ führrohr (19) mit dem Spülwasserabsetzbehälter (9) getrennt verbunden ist,
  • - daß ein Spülwasserrückführrohr (22) vom Spülwasserabsetzbe­ hälter (9) zu jedem Filterbehälter (1 bis 7) vorgesehen ist,
  • - wobei das Spülwasserabflußrohr (19) und das Spülwasserrück­ führrohr (22) von der Rohwasserleitung (13) zwischen der jeweiligen Rohwasserpumpe (12) und den Filterbehältern (1 bis 7) abzweigen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Spülwasserrückführrohr (22) außerhalb des Spülwasserabführrohres (19) angeordnet und mit einer Rückschlagklappe (23) versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassersammelraum (16) als ein gemeinsamer, alle Filterbehälter überdeckender, offener Speicherraum ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Wassersammelraum über jedem Filterbehälter als gesonderter Druckraum (25) ausgebildet und mit dem Filterbehälter (1 bis 6) zu einer gemeinsamen Einheit verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Filterbehälter (1 bis 7) rechteckig in Kassetten­ bauweise den Spülwasserabsetzbehälter (9) umgeben.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Filterbehälter (1 bis 6) als zylindrische Kolonnen um den zentrisch vorgesehenen Spülwasserbehälter (9) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß automatisch gesteuerte Ventile (18) zwischen der Rohwasserzuführpumpe (12) und den Abzweigungen der Spülwasserabführrohre (19) zum Spülwasserabsetzbehälter (9) vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohwasserzuführleitungen (13) der Filter­ behälter (1 bis 7) mit Dosiereinrichtungen (32) in Form von Gasdüsen oder keramischen Verteilern zur Lösung der Gase versehen sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Rohwasserzuführleitungen (13) der Filterbehälter (1 bis 7) mit Dosiereinrichtungen (32) in Form von Mischdüsen für Flockungschemikalien oder die Teilströme vorgeklärten Abwassers ausgebildet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Gruppe von Filterbehältern (3a, 4a, 6a) zur Vor­ behandlung mit Refiltrationsleitungen (17) versehen ist und eine andere Gruppe von Filterbehältern (1b, 2b, 5b) ausschließlich der Nachbehand­ lung dient und daß die Filterbehälter zur Reinwasserbevorratung mit Druckräumen (25) versehen sind.
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