DE4236509A1 - Verfahren zur Verminderung der Aufkeimung und Stabilisierung des Ionenaustauscherbettes in Wasseraufbereitungsanlagen - Google Patents
Verfahren zur Verminderung der Aufkeimung und Stabilisierung des Ionenaustauscherbettes in WasseraufbereitungsanlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Aufkeimung und
Stabilisierung von Ionenaustauscherbetten in Wasseraufbereitungsanlagen, bei dem
das Eingangswasser stromwärts nacheinander einer Filterung, einem Ionenaustausch
und einer UV-Bestrahlung unterworfen wird.
Eine wirksame Beseitigung von Keimen und Mikroorganismen aus dem Wasser wird
bekanntlich (DE-PS 32 43 817) durch eine UV-Bestrahlung erreicht, die die Keime
und Mikroorganismen abtötet.
Eine Unterbrechung dieses bekannten Behandlungsprozesses, beispielsweise durch
Abschalten des Eingangswasserzustromes infolge anlagenexterner Gründe, führt zu
einer schlagartigen Verbesserung der Lebensbedingungen von Keimen und
Mikroorganismen in dem Restwasser, das sich noch in den Apparateteilen der
außerbetriebsgesetzten Anlage befindet. Dies betrifft insbesondere für
Ionenaustauscher zu, die die Mikroorganismen teilweise aus dem Wasser adsorbieren
und filtrieren. Die Mikroorganismen finden auf dem Austauscher ideale
Lebensbedingungen vor.
Stillstand und unregelmäßiger Betrieb bei Wasseraufbereitungsanlagen, der praktisch
nicht ausschließbar ist, führt zu starken Vermehrungen der Mikroorganismen. Die
Vermehrung kann Größenordnungen annehmen, die den Wasserdurchfluß erheblich
stört. Daher müssen Ionenaustauscher keimfrei gehalten werden.
Der unregelmäßige Betrieb oder längerer Stillstand erfordert deshalb neben einer
aufwendigen Behandlung der Ionenaustauscher auch regelmäßig eine vollständige
Desinfektion der Anlage.
Diesem Ansteigen der Keimzahl im abzugebenden Wasser nach einer
Außerbetriebsetzung begegnet der Stand der Technik dadurch, daß das gezapfte
Wasser an der Zapfsstelle einer ständigen Bestrahlung durch einen UV-Brenner
unterzogen wird.
So ist aus der DE-OS 32 21 350 A1 ein Gerät zur Bereitstellung hochreinen Wassers
bekannt, das aus einem Vorratsbehälter, welchem vorzugsweise vorgereinigtes und
teilentsalztes Wasser zuführbar ist, aus einer Förderpumpe zum Fördern des Wassers
aus dem Vorratsbehälter durch einen Aktivkohlefilter zur Rückhaltung organischer
Substanzen, aus einem Ionenaustauscher zur Vollentsalzung und einem Sterilfilter zur
Rückhaltung von Keimen und Partikeln und aus einem Zapfventil besteht, von
welchem eine Leitung zur Rückführung von nicht gezapften Wasser im Kreislauf zu
den Vorratsbehältern abzweigt. Das Wasser im Bereich der Abzweigung der
Rückführung und des Zapfventiles wird ständig der UV-Strahlung unterworfen.
Für die Anwendung im Trinkwasserbereich dürfte diese Art der Keimfreimachung
sehr aufwendig und unpraktikabel sein, da jede Zapfstelle mit einem UV-Strahler
ausgerüstet werden müßte.
Ein viel wesentlicherer Nachteil dieses bekannten Gerätes besteht darin, daß die
Ursachen der Aufkeimung nicht beseitigt werden, sondern bereits entstandene Keime
abgetötet werden müssen.
Die Außerbetriebsetzung oder der unregelmäßige Betrieb einer
Wasseraufbereitungsanlage führt außerdem dazu, daß der Schwebezustand der
Ionenaustauscherharzschüttung durch den Wegfall der Strömung zusammenbricht.
Unterbrechungen in der Wasserzufuhr bei einer Trinkwasseraufbereitungsanlage,
beispielsweise mit einer vor- bzw. nachgeschalteten Hydrophoranlage, sind der
Regelfall. Auch bei einer in einen diskontinuierlichen Betriebsablauf eingebundenen
Wasseraufbereitungsanlage kann eine Unterbrechung der Wasserzufuhr nicht
ausgeschlossen werden.
Das Schwebefestbett des Ionenaustauschers bricht bei Abschaltung des
Wasserzustromes zusammen und baut sich beim Zuschalten wieder auf. Dadurch ist
die Harzschüttung in einem ständigen Wechsel zwischen Zusammenbruch und Aufbau
begriffen.
Es ist bekannt, daß sich beim Schwebefestbett eines Ionenaustauscherharzes etwa
30% einer Schüttung fest an den Düsenboden als sogenannte Feinreinigungsschicht
anpressen und die restlichen etwa 70% darunter als Wirbelschicht ausbilden. Der
Zusammenbruch des Schwebefestbettes zerstört die Feinreinigungsschicht und erhöht
bei ihrem nachfolgenden Aufbau sprunghaft den Restschlupf, so daß die
Beladungskapazität nachteilig beeinflußt wird.
Dies verursacht einen höheren Regenierungsaufwand und eine Erhöhung der
Betriebskosten.
Auch der aus der DE-OS 39 24 350 A1 bekannt gewordene Schaltkreis für ein UV-
Wasserentkeimungsgerät tötet die Mikroorganismen und Keime nach ihrer
Entstehung ab, in dem der UV-Brenner in Abhängigkeit vom Entkeimungsvorgang
mittels eines Timers zu- bzw. abgeschaltet wird.
In Kenntnis dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, das die Entstehung von Keimen
sicher verhindert und zugleich das Schwebefestbett des Ionenaustauscherharzes auch
während des Zeitraumes der Außerbetriebnahme erhält.
Dies wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß nach Unterbrechung des Eingangswasserzustromes in allen
Behandlungsstufen eine intensive Wasserströmung aufrechterhalten wird, in dem das
in den Apparaten verbliebene Restwasser bei geschlossenem Wasserzu- und -auslauf
im Kreislauf geführt und so in Arbeitsrichtung der Eingangswasserströmung
umgewälzt wird, daß die Schüttung des Ionenaustauscherharzes im
Schwebefestbettzustand gehalten wird, und daß gleichzeitig das umgewälzte
Restwasser einer an sich bekannten ständigen UV-Bestrahlung unterworfen wird.
Der erfindungsgemäße Kreislaufbetrieb des Restwassers gewährleistet eine hohe
Verfügbarkeit von Trinkwasseraufbereitungsanlagen. Er verhindert sicher das
Aufkeimen des Wassers und auch des Ionenaustauschers während eines
unregelmäßigen Betriebes oder bei Stillstand der Anlage. Durch den Erhalt des
Schwebezustandes des Ionenaustauscherharzschüttung bleibt vor allem die sich im
Schwebefestbett ausgebildete Feinreinigungsschicht keimfrei. Dadurch kann die
Behandlung des Ionenaustauscherharzes mit einer leichten Säure und das
nachfolgende Auswaschen der Harzschüttung entfallen, wodurch beträchtliche
Betriebskosten eingespart werden können.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die
Strömungsgeschwindigkeit im Ionenaustauscher auf wenigstens 7,5 m/h bis 20 m/h,
vorzugsweise 10 m/h eingestellt.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn eine mehrmalige UV-Bestrahlung des
Restwassers vorgenommen wird.
In einem weiteren bevorzugten Merkmal erfolgt eine mehrmalige Filterung des
Restwassers.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung, die in einem Prinzipschaltbild den Kreislaufbetrieb in einer
Trinkwasseraufbereitungsanlage zeigt.
Die Trinkwasseraufbereitungsanlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren
vorzugsweise durchgeführt wird, besteht im wesentlichen aus Grobfilter 1,
Tiefenfilter 2, erster UV-Bestrahlung 3, Nitrateleminierung 4, Tiefenfilter 5 und
zweiter UV-Bestrahlung 6.
Das keim- und nitratbelastete Eingangswasser A gelangt durch die Eingangsarmatur 7
über den Grobfilter 1 in den Tiefenfilter 2 in denen Schwebstoffe und
Mikroorganismen <1 µ aus dem Wasser herausgefiltert werden. Im Zusammenwirken
von Tiefenfilter 2 und erster UV-Bestrahlung 3 werden die verbleibenden
Mikroorganismen und die Keime entweder am Tiefenfilter 2 zurückgehalten oder
durch die UV-Bestrahlung 3 abgetötet.
Dieses schwebstoff- und keimfreie Wasser wird sodann in einen von zwei parallel
geschalteten Anionenaustauschern geleitet, in denen es eine Schüttung aus
Anionenaustauscherharz, vorzugsweise Wofatit, im Schwebefestbettzustand von
unten nach oben durchströmt. Hierbei werden die Nitrate gegen ungefährliche
Chloridionen ausgetauscht.
Vom Austauscher gelangt das Wasser nochmals durch einen Tiefenfilter 5 und wird
danach erneut einer UV-Bestrahlung 6 ausgesetzt, bevor es an den Verbraucher als
Trinkwasser B abgegeben wird.
UV-Strahler und Austauschbehälter haben ein Füllvolumen von etwa 12% bezogen
auf die Nennleistung der Anlage, d h. beispielsweise ist für eine
Trinkwasseraufbereitungsanlage mit einer Nennleistung von 7,5 m3/h mit einer
Füllmenge von etwa 900 l unbehandeltem Wasser zu rechnen.
Es wurde gefunden, daß dieses Wasser während der Zeitdauer der Regenierung
aufkeimt. Dieser Effekt tritt bei vollständiger Abschaltung der Anlage für
Instandhaltungs- oder Wartungsarbeiten um ein Vielfaches verstärkt auf.
In einer Versuchreihe konnten nach einer 48stündigen Außerbetriebnahme
Aufkeimungswerte in der Agar./Gelat. Keimzahl von <1000/<1000 in einer
Trinkwasseraufbereitungsanlage mit 7,5 m3/h Nennleistung festgestellt werden. Die
Probenentnahme erfolgte jeweils vor dem zweiten UV-Strahler.
In einem weiteren Versuch wurden vor der Außerbetriebnahme die beiden
Austauscherbehälter regeneriert und mit Wasser bedeckt. Der NO3-Restschlupf
betrug für den einen Austauscherbehälter 9 mg/l und für den anderen 4 mg/l.
Die Aufkeimung bei diesem Versuch erreichte in der Agar./Gelat. Keimzahl
<1000/150. Auch bei diesem Versuch wurden die Proben vor dem zweiten UV-
Strahler genommen.
Aus den Versuchen ist zu erkennen, daß in den verfahrensintensiven Teilen der
Anlage eine Aufkeimung stattfindet, sobald diese abgeschaltet wird. Die Aufkeimung
wächst unter den vorliegenden Bedingungen einer Trinkwasserbehandlungsanlage mit
7,5 m3/h Nennleistung um durchschnittlich 3 Zehnerpotenzen.
Diese Aufkeimung ist einerseits auf den Temperaturangleich von
Umgebungstemperatur und Restwasser sowie andererseits auf das in die Anlage
bereits eingeströmte, jedoch noch nicht behandelte Wasser zurückzuführen.
Die Aufkeimung tritt dann nicht mehr auf, wenn bei geschlossenen Eingangs- und
Ausgangsarmaturen 7 und 8 das Restwasser im Kreislauf durch die Anlage gefördert
und dazu gleichzeitig ständig einer UV-Bestrahlung unterworfen wird. Dies geschieht
durch eine Förderpumpe 9 im Kreislaufstrang 10. Sobald der
Eingangswasserzustrom unterbrochen wird, schaltet der Strömungswächter 11 die
Förderpumpe 10 zu und das Restwasser wird umgewälzt und gleichzeitig bestrahlt.
Öffnet die Eingangsarmatur 7 wieder, dann wird die Förderpumpe 10 abgeschaltet.
Keime konnten in diesem im Kreislauf geförderten und bestrahlten Wasser nicht mehr
nachgewiesen werden.
Ein weiterer Effekt des erfindungsgemäßen Kreislaufbetriebes ist darin zu sehen, daß
die Schüttung aus Austauscherharz durch die Strömung des Restwassers im
Schwebezustand gehalten wird. Das mit Abschalten und Anfahren der Anlage jeweils
einherhergehende Zusammenfallen und erneute Aufbauen des Schwebefestbettes wird
durch die Kreislauffahrweise verhindert, so daß sich das Austauschverhalten und die
Standzeit des Harzes verbessert.
In Abhängigkeit von der Nennleistung der Trinkwasseraufbereitungsanlage hat sich
ein Umwälzverhältnis, d. h. Umwälzwassermenge im Verhältnis zur Nennleistung
(Nennwassermenge), von 1 : 8,2 als sehr vorteilhaft erwiesen.
Die flächenhafte Strömungsgeschwindigkeit im Schwebefestbett des
Anionenaustauschers erreicht Werte von 7,8 m/h.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Ursachen für das Aufkeimen
innerhalb der Anlage und insbesondere des Ionenaustauschers sicher beseitigt. Durch
die erzielte Stabilisierung des Ionenaustauscher-Schwebefestbettes während der
Unterbrechung der Eingangswasserzufuhr können die Betriebskosten erheblich
gesenkt werden.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 Grobfilter
2 Tiefenfilter
3 Erste UV-Bestrahlung
4 Nitrateleminierung
5 Tiefenfilter
6 Zweite UV-Bestrahlung
7 Eingangsarmatur
8 Ausgangsarmatur
9 Förderpumpe
10 Kreislaufstrang
11 Strömungswächter
A Eingangswasserzustrom
B Trinkwasser
2 Tiefenfilter
3 Erste UV-Bestrahlung
4 Nitrateleminierung
5 Tiefenfilter
6 Zweite UV-Bestrahlung
7 Eingangsarmatur
8 Ausgangsarmatur
9 Förderpumpe
10 Kreislaufstrang
11 Strömungswächter
A Eingangswasserzustrom
B Trinkwasser
Claims (4)
1. Verfahren zur Verminderung der Aufkeimung und Stabilisierung des
Ionenaustauscherbettes in Wasseraufbereitungsanlagen, bei dem das Eingangswasser
stromwärts nacheinander einer Filterung, einem Ionenaustausch und einer UV-
Bestrahlung unterworfen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach Unterbrechung des Eingangswasserzustromes in allen Behandlungsstufen
eine intensive Wasserströmung aufrechterhalten wird, in dem das in den Apparaten
und Teilen verbliebene Restwasser bei geschlossenem Wasserzu- und -auslauf im
Kreislauf geführt und so in Arbeitsrichtung des Eingangswasserzustromes umgewälzt
wird, daß die Schüttung des Ionenaustauscherharzes im Schwebefestbettzustand
gehalten wird, und daß gleichzeitig das umgewälzte Restwasser einer an sich
bekannten ständigen UV-Bestrahlung unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungsgeschwindigkeit im Ionenaustauscher auf wenigstens 7,5 m/h bis
20 m/h, vorzugsweise 10 m/h eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine mehrmalige UV-Bestrahlung des Restwassers vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine mehrmalige Filterung des Restwassers erfolgt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4236509A DE4236509A1 (de) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | Verfahren zur Verminderung der Aufkeimung und Stabilisierung des Ionenaustauscherbettes in Wasseraufbereitungsanlagen |
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Publications (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE4236509A1 (de) |
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