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Verfahren zur Entmanganung von Wässern Die Entfernung von Manganverbindungen
aus Wässern wird meist durch eine oxydierende Behandlung des Wassers, vorzugsweise
durch Belüften, und anschließendes Abfiltrieren des entstandenen Manganoxydhydrates
vorgenommen. Da die Ausscheidung des Manganoxydhydrates nicht so schnell verläuft
wie z. B. das Ausflocken von Eisenhydroxyd, sind besondere Maßnahmen notwendig,
um diesen Vorgang zu beschleunigen. Beschleunigend wirkt z. B. der auf den Filtern
im Laufe des Betriebes sich bildende Überzug von abfiltriertem Manganoxydhydrat.
Die katalytische Wirksamkeit dieses Niederschlages ist nach seinem Alter verschieden
stark. Ein frisches Filter besitzt fast gar keine katalytische Wirksamkeit und bedarf
eines längeren »Einlaufens« unter betrieblichen Bedingungen, um den katalytisch
wirksamen Belag zu erzeugen. Dieser Vorgang läßt sich durch Einschlämmen von Mangandioxyd
in das Filter oder durch Zugabe von Kaliumpermanganat zum Wasser und Verwendung
alkalischer Filtermassen unterstützen. Im Laufe des Betriebes wächst die Dicke des
Niederschlages, die katalytische Wirksamkeit nimmt ab, und die Filter werden durch
Verkrustung unbrauchbar. Da diese Schichten von Manganverbindungen sehr fest auf
der Oberfläche der Filtermassen haften, läßt sich das Filter nicht durch einfaches
Rückspülen regenerieren, vielmehr muß das Filtermaterial völlig gewechselt werden.
Kosten, Zeitverlust und Arbeitsaufwand beim Aktivieren und Erneuern der Filter sind
die Nachteile dieses Verfahrens. Außerdem ist das Einhalten eines engen Ph-Bereiches
notwendig.
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Es wurde nun gefunden, daß man viel schneller arbeiten kann, wenn
man den Wässern vor der Filtration geringe Mengen an Alkalisilikaten zusetzt
und
das Wasser ohne Passieren von Absetzbehältern auf die Filter leitet.
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Die Oxydation der Manganverbindungen kann bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren in bekannter Weise, insbesondere durch Belüften, vorgenommen werden. Vor
oder nach dem Belüften wird Alkalisilikat zugesetzt. Die Menge des zugesetzten Alkalisilikates
kann je nach den vorliegenden Verhältnissen sehr verschieden sein. Als allgemeine
Richtlinie läßt sich sagen, daß die zugesetzte SiO2-Menge der im Wasser vorhandenen
Manganmenge ungefähr gleich sein soll. Außer von der Menge des vorhandenen Mangans
wird die Menge des zuzusetzenden Alkalisilikates jedoch auch durch sonstige, mit
Silikaten fallbare Bestandteile des Wassers bestimmt, so daß die tatsächlich anzuwendenden
Mengen von der oben gegebenen Richtlinie erheblich abweichen können.
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Enthält das Wasser z. B. Eisen, so wird man zweckmäßigerweise so viel
Silikat zusetzen, daß auch das Eisen mitgefällt wird. Die Ausfällung des Mangans
wird dadurch keineswegs behindert, im Gegenteil, bei geringen Mangangehalten kann
man dessen vollständige Ausscheidung sogar durch Zusatz von Eisen- oder Aluminiumverbindungen
unterstützen.
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Das so vorbehandelte Wasser wird nun ohne Passieren von Absetzbehältern
in die Filter geleitet, die als einfache Kiesfilter ausgebildet sein können. Dadurch
soll die Flockung in das Filter geschwämmt werden. Läßt man dem Wasser nach dem
Zusatz der Silikatlösung noch eine Verweilzeit von wenigen Minuten, etwa wie bei
der im Beispiel I beschriebenen Ausführungsform, so ist die Flockung bei Eintritt
des Wassers in das Filter noch nicht vollständig, und sie wird erst im Filter zu
Ende geführt. Dadurch ist es möglich, den sich bildenden aktiven Belag auf den Filterkörpern,
der die restlose Ausscheidung des Mangans katalytisch begünstigt, schneller über
die ganze Ausdehnung des Filters zu erstrecken. Die Aktivität dieses Belages läßt
auch bei längerem Betrieb nicht nach. Wird die Durchlässigkeit durch die Menge der
abgeschiedenen Niederschläge verringert, so kann das Filter durch einfaches Rückspülen
regeneriert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist vom pH-Wert des Wassers weitgehend
unabhängig; es läßt sich bei pH-Werten zwischen etwa 5,5 und Io durchführen. Gegenüber
den bekannten Verfahren besitzt die erfindungsgemäße Arbeitsweise eine Reihe von
bedeutenden Vorteilen. Zur Abscheidung des Mangans genügen einfache Kiesfilter;
die bisher vielfach benutzten Filter aus teureren Filtermassen sind nicht nötig.
Die Einlaufzeit der Filter wird auf einen Zeitraum von wenigen Stunden abgekürzt.
Eine Behandlung des Filters mit Magandioxyd oder Kaliumpermanganat entfällt. Die
Filterleistung, d. h. die Filtergeschwindigkeit, kann ganz erheblich gesteigert
werden. Enthält das Wasser Eisenverbindungen, so läßt sich die Enteisenung und Entmanganung
in einem Arbeitsgang durch= führen. Wie bereits ausgeführt, ist das erfindungsgemäße
Verfahren vom pH-Wert weitgehend unabhängig, während bei dem Verfahren ohne Silikatzusatz
ein pH-Wert von etwa 7,4 bis 7,5 eingehalten werden muß. Durch die Verwendung von
löslichen Eisen- oder Aluminiumverbindungen in Verbindung mit Silikat ist auch die
Reinigung von Wässern mit sehr kleinen Mangangehalten möglich. Enthält das Rohwasser
Kieselsäure, so ist der Kieselsäuregehalt des gereinigten und gefilterten Wassers
oft geringer als der des Rohwassers. Wie ersichtlich, besitzt das erfindungsgemäße
Verfahren gegenüber dem bekannten Verfahren sowohl technische als auch wirtschaftliche
Vorteile.
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Es ist zwar bekannt, Wässern lösliche Silikate und Eisensalze zuzusetzen
und das so behandelte Wasser durch Misch- und Flockungsbehälter in Absetzbehälter
zu leiten, wo sich die Flockung zu Boden setzt und das so gereinigte Wasser durch
Filtration von geringen Mengen mechanisch mitgerissener Flocken zu befreien. Bei
diesem Verfahren hat man jedoch nicht erkannt, daß man die Manganausscheidung begünstigt,
wenn. man die Flocken in das. Filter leitet und so einen Belag schafft, der die
Manganausscheidung katalysiert.
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Es ist ferner bekannt, Gebrauchswässer nach Zusatz von Fällungschemikalien,
wie Aluminiumsulfat, unmittelbar zu filtrieren, hierbei handelt es sich jedoch nicht
um manganhaltige Wässer und nicht um den Zusatz von Alkalisilikaten (vgl. Gas-und
Wasserfach, Bd. 79, 1936, Heft 46). Beispiel I Ein bodenfiltriertes Trinkwasser,
das im Liter 2,5 mg Mangan und 3 bis 5 mg Eisen enthält und einen pH-Wert von 7,1
besitzt, wird intensiv belüftet und mit so viel handelsüblichem Natriumsilikat (Na
20:Si02 = 1:3,3) versetzt, daß es 3 mg Si 02 im Liter enthält. Nach 3 bis 4 Minuten
Aufenthaltszeit im Mischbehälter wird durch Schnellfilter mit Kiesfüllung gefiltert.
Der Mangangehalt des gefilterten Wassers liegt unterhalb 0,05 mg/l, der Eisengehalt
unterhalb o,oI mg/l. Beispiel e Das gleiche, im Beispiel I verarbeitete Trinkwasser
wird gechlort, bis ein überschuß von o, r mg/1 Chlor bleibt, mit handelsüblichem
Natriumsilikat versetzt und gefiltert. Mangan und Eisen sind dann nicht mehr nachweisbar.
Beispiel 3 Ein Wasser mit einem Mangangehalt von 0,5 mg/1 und einem pH-Wert von
6,8 wird mit 5 bis ro mg/1 Eisen versetzt, das in Form von Eisenchlorid oder Eisensulfat
angewandt werden kann. Außerdem wird g bis to mg/1 Natriumsilikat zugesetzt. Nach
intensiver Belüftung wird über Kiesfilter gefiltert. Die Eisen- und Mangangehalte
des so aufgearbeiteten Wassers liegen in der gleichen
Größenordnung
wie die des nach Beispiel I erhaltenen.
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Beispiel Das Trinkwasser wird wie im Beispiel 3 beschrieben verarbeitet,
es wird jedoch nach Zusatz der Chemikalien nicht belüftet, sondern versprüht und
dann durch ein offenes Kiesfilter filtriert. Die Eisen- und Mangangehalte des so
behandelten Wassers sind die gleichen, wie die des nach Beispiel I erhaltenen.
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Beispiel s Ein Wasser mit einem Mangangehalt von 1,2 g/m3 und einem
pH-Wert von 6,8 wird unmittelbar vor Beaufschlagung eines Kiesfilters mit 1,5 g/m3
Chlor und 5 g/m3 eines Alkalisilikates mit dem Verhältnis Na2 O: Si02 = 1: 3,3 geimpft.
Das Filter wurde mit einer Leistung von 15 m/h, entgegen einer Normalleistung von
8 m/h, beansprucht. Das reine Wasser war manganfrei.