DE833927C - Verfahren zum Reinigen von Wasser - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. MÄRZ 1952

p 22528 IVb185b D

Beim Einführen von Chlor in zu reinigendes Wasser vermehrt sich zunächst der Gehalt des Wassers an freiem Chlor, bis ein Punkt errejeht wirdl. bei dessen Ülxrschreitung der Gehalt des Wassers an freiem Chlor bis zu einem Minimum füllt und dann wieder ansteigt. Dieser Minimumpunkt wird im Schrifttum als Break Point (Brechpunkt) bezeichnet. Dieses Phänomen wird bei einem unter der Bezeichnung AdIkr Diachlor Mutonit-Standard-Prozeß bzw. ADM-Verfahren bekannten Wasserreinigungsverfahren nutzbar gemacht (vgl. die Zeitschrift Gas- und Wasserfach 74, Jahrgang 1931, 38. Heft, S. 877 und 885, und Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure 75 (1931), 170. Bei diesem Verfahren wird das Wasser bis zu einem Gehalt chloriert, der wenig oberhalb des Brechpunktes liegt, so daß ein geringer Restgehalt an freiem Chlor in dem Wasser verbleibt. Diese restliche Chlormenge wird durch Behandlung des Wassers mit Schwefeldioxyd (SO₂) oder Aktiv- ao kohle beseitigt. Dieses Verfahren besitzt noch verschiedene Nachteile. Wird dasWiasser mit Schwefeldioxyd entchlort, so steigt sein Säuregrad an. Die Folge ist, daß im allgemeinen eine Entsäuerung durchgeführt werden muß; eine weitere Folge ist eine Vergrößerung der permanenten Härte, wenn das behandelte Wasser eine temporäre Härte hat. Die Entchlorung des Wassers mit körniger Aktivkohle ist mit dem Nachteil verbunden-, daß ein Niederschlag von gefärbten humusartigen Stoffen auf den Kohleparti'keln entsteht. Die Aktivkohle muß infolgedessen ziemlich häufig mit Alkali oder

Natriumcarbonat regeneriert werden. Dies bedeutet einerseits· eine Komplikation des Verfahrens, während anderseits infolge der häufigen Regenerierung der verschmutzten Aktivkohle, deren Gebrauchsdauer beträchtlich verkürzt wird. Schließlich kann das so behandelte Wasser keinesfalls als gereinigtes Wasser in üblichem Sinn betrachtet werden, da manche Stoffe in dem Wasser gelöst zurückbleiben. Sollen auch, diese Stoffe entfernt

ίο werden, soweit dies überhaupt möglich ist, so muß noch ein Ausflockungsverfahren zur Anwendung gebracht werden.

Es ist bereits bekannt, zwecks Ausflockung von Verunreinigungen dem Wasser Aluminiiumsalze oder Eisensalze zuzuführen. Hierbei entstehen Niederschläge von Aluminiumhydroxyd oder Eisenhydroxyd, die durch Filtrieren des Wassers durch die Niederschlagsschicht entfernt werden. Die Zufügung von Salzen zu dem Wasser bedingt die Einführung von Anionen, die eine Herabsetzung des PH-Wertes des Wassers während des Ausflockungs Vorganges zur Folge haben. Infolge des Sinkens des Ph-Wertes ist im allgemeinen eine Entsäuerung des Wassers erforderlich. Im ganzen genommen eras fordert das Verfahren eine verhältnismäßig komplizierte Apparatur, z. B. Lagerbehälter für das Salz, Türme für die Lösung der Salze, Apparate für das Dosieren und Vermischen: der Salzlösung mit dem zu reinigenden Wasser. Dabei ist das auf diese Weise behandelte Wasser nicht einmal als steril zu bezeichnen.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, das zu reinigende Wasser zwischen Aluminiumplatten durchfließen zu lassen, denen ein elektrischer Gleichstrom zugeführt wird, wobei nach einer gewissen Berührungszeit die Bildung von flockigem Aluminium'hydroxyd stattfindet, das in dem Wasser befindliche Verunreinigungen aufnimmt. Wenn man aber Eisenplatten an Stelle von Aluminiumplatten verwendet, bildet sich die gewünschte flockige Schicht nur in ungenügendem Ausmaß. Das so behandelte Wasser ist nicht steril.

Die vorliegende Erfindung gestattet, Wasser, sei es Oberflächenwasser oder Untergrundwasser und' insbesondere auch solches Wasser, das als Trinkwasser Verwendung finden soll, in verhältnismäßig einfacher zuverlässiger und fortschrittlicher Weise chemisch zu reinigen. Erfindungsgemäß wird derart verfahren, daß man das Wasser zunächst bis zu' einem Grade chloriert, der nur um ein geringes über dem eingangs erwähnten Brechpunkt liegt und das überschüssige freie Chlor mit Hilfe eines elektrolytisch in Lösung übergeführten Metalls, das befähigt ist, sich mit dem Chlor unter Bildung eines flockigen Niederschlags zu verbinden, entfernt.

Die Uberchlörierumg kann mit elementarem Chlor oder mit einem anderen Chlorierungsmittel durchgeführt werden. Wenn das Wasser eine größere Menge von organischen Substanzen enthält, und der Pn-Wert ziemlich niedrig ist, empfiehlt sich die Anwendung eines löslichen Hypochlorids oder Bleichpulvers. Nach Einführung des Chlors bzw. des Chlorierungsmittels wird das Wasser während [ der sog. Kontaktperiock' eine ausreichende Zeit in j Berührung mit dem Chlorierungsmittel gehalten, bevor die Entchlorung vorgenommeil' wird.
! Für die Entchlorung gemäß Erfindung hal>en. sich Eisen und Aluminium als gut geeignete Metalle erwiesen. Elementares Chlor oxydiert die Ferrosalze und geht dabei selbst in ionogi-wcs Chlor (in Form von Salzsäure) über. Die gebildeten Ferrosalze hyd'rölisieren. Hierbei entsteht Flockung.

Bei Verwendung von Aluminium verursacht das elementare Chlor primär die Bildung von Aluminiumchlorid, das durch Hydrolyse in Aluminiumhydroxyd und Salzsäure gespalten wird. Das Aluminiumhydroxyd verursacht die Flockung.

Die in beiden Fällen sich bildende freie Salzsäure ist unschädlich; sie wird fast immer durch Härtebildner gebunden. Im übrigen ist die Menge der Salzsäure so gering, daß keine störende pn-Verschiebung stattfindet.

Das Verfahren kann z. B. derart durchgeführt wurden, daß das der Überchlorierung unterworfene Wasser nach Ablauf der Kontaktperiode veranlaßt wird, durch öffnungen zwischen einem Satz von großen Eisenplatten oder Aluminiumplatten zu fließen, die in kurzen Entfernungen voneinander angeordnet sind. Die Dosierung des Eisens oder Aluminiums ist ganz einfach; sie wird geregelt durch die Menge des durch das System geleiteten elektrischen Stroms in Relation zu der Dauer des Stromdurchgangs. Überraschenderweise findet bei diesen Verfahren eine ausreichende Ausflockung auch dann statt, wenn Eisen angewendet wird. Der PH-Wert des Wassers ändert sich nur so wenig, daß eine Nachbehandlung durch Entsäuerung nicht nötig ist. Die Flocken, welche durch Umrühren zum schnellen Wachsen gebracht werden können, adsorbieren gelöste organische Stoffe, wie humusartige Substanzen, färbende Substanzen, größere Moleküle von Zersetzungsprodukten, die bei der Chlorbehandlung gebildet worden sind und auch Ionen von verschiedenen Schwermetallen, wie Mangan, Kupfer usw. sowie schließlich auch PO₄-Ionen u. dgl. Außerdem umhüllen die Flocken in dem Wasser suspendierte Schmutzteilchen, kleinere und größere vegetabilische und animalische Organismen usw. Nach der Koagulation gestattet man den Flocken, sich unter Bildung der sog. Ausflockungsschicht, durch welche das flockenhaltige Wasser filtriert wird, zu sammeln.

Das erfindiungsgemäße Verfahren, das insbesondere zur Behandlung von hoch verunreinigtem Wasser von großer Bedeutung ist, ist sehr einfach und wirtschaftlich.

Wenni infolge der Anwesenheit gewisser Verunreinigungen, wie z. B. Stoffwechselprodukten von Algen, die Oxydation von Ferro- zu Ferriionen durch das Chlor nicht mit genügender Geschwindigkelt vor sich geht, kann diese Schwierigkeit dadurch behoben werden, daß eine sehr geringe Menge von Katalysatoren, z. B. von Kupferionen, in das Wasser eingeführt wird. Es genügeni z. B. etwa ο, ι bis 0,3 mg von Kupferionen je Liter Wasser. Die Zufuhr von Kupferionerr, die vorteilhaft un-

mittelbar nach der Überehlorierung des Wassers stattfindet, kann durch Zugabe von Kupfersalzen durchgeführt werden. Vorteilhaft werden a<ber die Kupferionen ■elektrolytisch in das Wasser eingeführt, was in einfachster Weise mit Hilfe von Kupferplattem geschehen kann, die mit einem schwachen elektrischen Gleichstrom belastet sind. Die Kupferionen haben eine starke katalytisch« Wirkung auf die Oxydation von Ferro- zu Ferriiomen und begünstigen gleichzeitig die Ausbildung von größeren Ferrihydroxydflocken. Beim Durchgang des Wassers durch die FHockenfilterschicht werden alle Kupferiomen absorbiert; sie können infolgedessen keinerlei schädliche Einflüsse auf das abgehende gereinigte Wasser ausüben.

Irgendwelche durch den Wasserstrom mitgefü'hrte Partikelchen können in einfachster Weise durch Schnellfiltration durch ein Sandfilter beseitigt werden. Das erhaltene Wasser ist einwandfrei gereinigt, praktisch steril und für unmittelbaren Gebrauch geeignet.

Das Verfahren gemäß Erfindung bedeutet eine beträchtliche Verbesserung, und zwar nicht nur im Vergleich zu der Wasserreinigung durch Zusatz von Salzen, sondern auch gegenüber den allgemein gebräuchlichen Verfahren, bei denen das Wasser zunächst in großen Bassins absetzen gelassen wird, hierauf durch Schnellfilter und schließlich langsam durdh Sandfilter filtriert wird, wie solche namentlieh zur Reinigung von Fl'ußwaseer Verwehdung finden.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung·.

Von einer großen Menge gut gemischten unreinen Wassers aus dem Fluß Maas wurden vier Proben. (I, II, III, IV) genommen. Diese Proben wurden mit verschiedenen Mengen von Chlor (7, 8, 9, 10 mg Cl₂ je Liter Wasser) behandelt. Nach einer Einwirkungsdauer von ι Stunde bei einer Temperatur von 18 bis 20° C wurden je 5 mg Eisen je Liter Wasser elektrolytisch in dem Wasser gellöst. Unmittelbar nachdem der Durchgang des elektrischen Stroms abgestellt war, konnte die Bildung von ■ Flocken klar beobachtet werden. Beim Rühren wuchsen die Flocken schnell. Nach 9V2 bis 10V2 Minuten hatte sich bereits eine betnächtliche Flockenmasse gebildet.

Die Ergebnisse der Versuche sind aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich: '

	mg	mg	Sekunden	Totale	KMnO1-	Milligramms je	Rest liches	Liter	NH1	gebunden in	pH-Wert	Farbe
	Cl2 je	Fe Je	erforderlich	Rührzeit in	Wert		Chlor		gebunden	Protein form
Wasser probe	Liter	Liter	für Kisen-	Minuten		Fe		in Salzform
			dosierung		i8,3		—		0,40	8,20	24,0
unbe-	—	—		—	15,8		0,07	0,l8	0,22	7,65	7.8
handelt	7	5	—·	rnl/ JL(J ι i>	11,1	o,o8	0,06	0,12	0,12	7.8O	4.5
I	8	5	155	ίο γ;	15.2	0,27	0,30	0,09	0,21	7.7O	6,0
II	9	5	155	9%	17-4	Spuren	0,75	0,15	0,15	7.7O	5,4
III	IO	5	155	91Z1	0,0	0,09
IV		155		0,0

Die Ausflockung war bei allen vier Proben sehr gut; das Filtrat war bei allen vier Proben

sofort völlig klar.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zum Reinigen von Wasser, insbesondere von als Trinkwasser zu verwendendem Wasser, das 'bis zu wenig über dem Brechpunkt liegendem Gehalt gechlort wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser durch in an sich bekannter Weise elektrolytisch in Lösung

   gebrachte Flockungsmittel, z. B. Eisen bzw. Aluminium, entchlort und gereinigt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Verwendung von Eisen für die Entfernung von Chlor nach der Chlorierung¹ eine geringe Menge von Kupferionen, z. B. etwa 0,1 bis 0,3 mg von Kupferionen je Liter, in das Wasser eingeführt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer elektrolytisch in Lösung übergeführt wird.

   3420 3.