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Wasserreinigungsanlage Die Erfindung betrifft eine Anlage zur ehemischen
Reinigung von Rohwasser, z. B. Grundwasser, das zwar bakteriologisch zuverlässig
ist, aber noch schädliche Bestandteile, wie Eisen., Mangan und Amimoniak, enthält,
welche es als Trinkwasser weniger geeignet machen.
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Es sind Reinigungsverfahren bekannt, bei denen das Rohwasser nach
dessen Belüftung über ein Filterbett von Sand oder ähnlichem feinkörnigem Material
gerieselt wird, um schädliche Stoffe durch Oxydation mit Sauerstoff aus der in das
Wasser aufgenommenen Luft zu beseitigen. Dias kann auf diese Weise in bez:ug auf
Eisen und Mangan tat-,sächlich gelingen, jedoch für Ammoniak nur in sehr ungenügendem
Maße, so daß man zum Beseitigen von Ammoniak stets ein Koksfilter verwenden rnußte.
Außerdem war es in manchen Fällen nötig, sogar für die Beseitigung von Eisen und
Mangan doppelt zu filtrieren.
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Die Erfindung hat eine Wasserreinigungsanlage zum Gegenstand, mit
der man, unter Vermeidung der obe@ngenannten zusätzlichen. Maßnahmen, in ziemlfich
allen praktisch vorkommenden Fällen in einem einzigen Filtergang das Rohwasser durch
Oxydation mit Sauerstoff aus der Luft in hinreichendem Maße von Eisen, Mangan und
Ammoniak säubern kann, um es als Trinkwasser verwenden zu können.
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Erfindungsgemäß wird dieser Zweck dadurch erreicht, d.aß bei einer
Anlage der obengenannten Art die Abfuhr des filtrierten Wassers derart eingerichtet
ist, d@aß sich bei normalem Betr.i-eb kein Wasserniveau oberhalb des Filterbettes
b:ild@en
kann, während des -weiteren zwischen den Räumen oberhalb
bzw. unterhalb des Filterbettes ein, derartiger Druckunterschied unterhalten wird,
daß eine kontinuierliche Strömung von feinzerteiltem Wasser und Luft durch die Poren
`zwischen den Körnern des Filterbettes hindurch stattfindet.
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Der genannte Druckunterschied wird dabei vorzugsweise dadurch hervorgerufen,
daß eine Luftverdünnung im Raume unterhalb des Filterbettes .unterhalten wird, z.
B. mittels einer .in die Ableitung des filtrierten Wassers geschalteten Wasserstrahlluftpumpe.
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Die Vorbelüftung des Rohwassers geschieht dabei erfindungsgemäß vorzugsweise
innenhalb eines Venturirohres mit einer Luftzuführungseinrichtung in der Einschnürung
dieses Rohres, welche derart gestaltet ist und durch welche das Wasser mit einer
derartigen Geschwindigkeit hindurchgeführt wird, daß bei normalem Betriebszustand
das Produkt der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Einschnürung und deren Durchmesser,
geteilt durch den kinematischen Viskositätskoeffizienten des durchströmenden Wassers
(der Turbulenzgrad), wenigstens I2 ooo beträgt.
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Bei der in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel schematisch dargestellten
Wasserreinigungsanlage wird das Rohwasser aus einem Brunnen I mittels deiner Pumpe
2 aufgepumpt und durch eine Leitung 3 einer Belüftungsvorrichtung 4, 5 zugeführt.
In dieser Belüftungsvorrschtung wird eine stark turbulente Strömung dadurch hervorgerufen,
daß .in die Leitung 3- ein - Venturirohr mit einer Einschnürung 5 geschaltet wird,
welches die laminare Strömung .in eine turbulente verwandelt und innerhalb, deren
gleichzeitig -ein Unterdruck entsteht, der zum Ansaugen von Luft verwendet kann.
Die herangesogene Luft wird infolge. werden der Wirbelungen .im turbulenten Wasserstrom
in so kleine Teilchen -zerschlagen und derart innig mit:. dem Wasser vermischt,
daß sozusagen -eine Emulsinn von Wasser und Luft .entsteht.- Dieses -hat einen derart
intensiven Kontakt zwischen dem Sauerstoff aus -der Luft und den sich im Wasser
befindlichen Stoffen zur Folge, daß eine- weitgehende Oxydation .dieser Stoffe erzielt
wird.- Es hat sich herausgestellt, daß bei einem Turbulenzgrad des Wassers von I2
ooo oder mehr (ausgedrückt in der Reynoldzahl Re) mit der beschriebenen, einem Filter
vorgeschalteten Belüftungsvorrichtung sogar schwer - oxydierbare Stoffe, wie Ammoniak,
entfernt werden, indem. sie in Oxyde umgewandelt werden, welche, soweit sie unlösbar
sind, im Filter zurückbleiben..
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Weil der Oxydationsvorgang sowohl- von der Luftzuführung wie von.
dem Turbulenzgrad des Wassers abhängt, ist :es. erwünscht, diese beiden Faktoren
regeln zu können, damit möglichst gute Resultate .erzielt werden. Mit -Rücksicht
darauf wird die Luft durch eine hohle, mit der Einschnürung 5 koaxial verlaufende
Röhre 4 - zugeführt, welche in ein vorzugsweise konisches Mundstück ausläuft und
axial verschiebbarr ist,- so daß das Mundstück mehr oder weniger tief in die Einschnürung
gebracht werden kann, wobei der Durchmesser der Kehle dieser Einschnürung .mehr
oder weniger verringert wird. Jede Verringerung dieses Durchmessers hat eine Zunahme
sowohl der Reynoldzahl wie der pro Zeiteinheit herangesogenen Luftmenge zur Folge,
und umgekehrt.
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Das aus der Belüftungseinrichtung heraustretende intensiv belüftete
Wasser, das ungefähr Io mg 02 pro Liter enthält, wird mittels einer Brause 6 über
das Filterbett 8 eines Filters gerieselt. Das gereinigte Wasser wird mittels einer
Ableitung 9 nach einem Behälter Io geleitet, von wo es mit Hilfe einer Pumpe II
und einer Leitung I2 zum Verbrauchsgebiet geführt wird.
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Das über das Filterbett gerieselte Wasser durchläuft das Filter, wobei
der im Wasser enthaltene Sauerstoff mit den nicht gewünschten Stoffen zur Reaktion
gelangt und die Oxyde wenigstens teilweise im Filterbett abgesetzt werden. Zur Erzielung
einer vollkommenen Oxydation wird erfindungsgemäß dafür Sorge getragen, daß das
Filterbett 8 stets oberhalb des Wasserniveaus I3 liegt, während gleichzeitig ein
Druckunterschied zwischen den Räumen oberhalb bzw. unterhalb des Filterbettes unterhalten
wird. Bei der dargestellten Ausführung wird letzteres -dadurch erreicht, daß der
Raum unterhalb des Filterbettes 8 über eine Leitung I4 mit einer Kammer I5 verbunden
ist, in der ein Unterdruck mittels einer in die Ableitung 9 geschalteten Wasserstrahlluftpumpe
I6 aufrechterhalten wird. Ungeachtet der hierdurch hervorgerufenen-Vergrößerung
der Durchströmgeschwindigkeit des Wassers im Filterbett werden die Oxydationsvorgänge
wesentlich intensiviert, und zwar infolge der Tatsache, daß viel mehr als Io Mg
02 pro Liter Wasser zur Reaktion gelangen. . Die günstigen Erfolge, welche bei Anwendung
der--Erfindung erzielt werden; gehen aus untenstehenden, durch Versuche erhaltenen
Daten hervor. Das Rohwasser exithielt dabei die folgenden Mengen unterwünschter
Stoffe: Fe J,3 mg/1, Mn o,I2 mg/l; NH4 + 6 mg/l. Nach Filtration in einer Anlage
mit einer Belüftungsvorrichtung 4, 5 und einem sogenannten nassen Filter- (Sandbett
unter. Wasser) enthielt das filtrierte Wasser noch: Fe o, 14 mg/l, Mn o,o6 mg/l,
NH4 + 3,2 mg/l. Offenbar sind dabei ungefähr Io mg O2/l zur Reaktion gebracht, also
aller im- Wasser lösbarer Sauerstoff. Für eine vollständigere Bereinigung des Wassers
soll dieses also nochmals belüftet und durch ein- Filter hindurchgeführt werden.
-Nach der Filtration .in einer Anlage der dargestellten Ast enthielt das filtrierte
Wasser dagegen nur noch: Fe o,o6 ing/1, Mn o, N H4+ 01, mg/1.
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Es sind hier -also offenbar ungefähr 25 mg 02 pro Liter Wasser
zur Reaktion gebracht, und eine weitere Filtration erübrigt sich.