DE9312279U1 - Aktivkohle für die Wasseraufbereitung, insbesondere Schwimm- und Badebeckenwasser, für die Adsorption von Trihalogenmethanen (Haloformen) und AOX sowie zur Reduktion von Chloraminen aus Wasser - Google Patents
Aktivkohle für die Wasseraufbereitung, insbesondere Schwimm- und Badebeckenwasser, für die Adsorption von Trihalogenmethanen (Haloformen) und AOX sowie zur Reduktion von Chloraminen aus WasserInfo
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Description
Die Neuerung betrifft eine Aktivkohle, vorzugsweise eine Pulveraktivkohle zur Adsorption von
Trihalogemmethanen (Haloforme) und AOX (An Aktivkohle adsorbierbare organische Halogenverbindungen) sowie zur Reduktion von Chloraminen aus Wasser, insbesondere aus Schwimm-
und Badebeckenwasser.
Bei der Desinfektion von Schwimm- und Badebeckenwasser entstehen aus Chlor und organischen
Stoffen (Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen) unerwünschte Reaktionsprodukte. Diese
Belastungsstoffe können sowohl durch das Füllwasser (z.B. Huminstoffe) oder durch den Badegast
(Schmutzeintrag) ins Beckenwasser gelangen. Die Reaktionsprodukte aus organischer Substanz und
Chlor sind in erster Linie Trihalogenmethane, hier zum größten Teil Chloroform, AOX sowie Chloramine
(gebundenes Chlor), hier zum größten Teil Monochloramin (NH2CI).
Diese Stoffe und Stoffgruppen können, bei zu hoher Konzentration im Badewasser, die menschliche
Gesundheit schädigen. Trihalogemethane stehen beispielsweise im Verdacht kanzerogene und mutagene
Eigenschaften zu haben. Der Entwurf der Schwimmbeckenwasserverordnung und die überarbeitete DIN
19643 (Aufbereitung und Desinfektion von Schwimm- und Badebeckenwasser) beinhaltet deshalb
Richtwerte für die oben genannten Stoffe. Die Werte betragen für Chloramin maximal 0,2 mg/l und für
Trihalogenmethan maximal 20&mgr;&sfgr;/&Igr;.
Umfangreiche Untersuchungen des Bundesgesundheitsamtes haben gezeigt, daß durch den Einsatz von
spezieller Pulveraktivkohle Trihalogenmethane adsorbiert und Chloramine reduziert werden, was zu einer
wesentliche Verbesserung der Beckenwasserqualität führt. Durch die Reduzierung des gebundenen
Chlors erhält man zusätzlich ein geruchsfreies Schwimmbeckenwasser und verhindert dadurch
gleichzeitig den typischen Chlorgeruch in der Hallenluft.
Wie bereits oben erwähnt wird in der neuen DIN 19643 der Einsatz von Pulveraktivkohle für eine neue
Verfahrensstufe vorgeschlagen.
Diese Pulveraktivkohle hat nun die Aufgabe sowohl Trihalogenmethane und AOX zu adsorbieren als
auch den Gehalt an gebundenem Chlor zu reduzieren. Die Adsorption ist eine rein pysikalische Reaktion,
die Reduktion von Chloramin eine rein chemisch-katalytische Reaktion zwischen o.g.
Wasserinhaltsstoffen und der Pulveraktivkohle. Dies sind zwei unterschiedliche Vorgänge die es
aufeinander abzustimmen gilt. Desweiteren muß die Pulveraktivkohle, um nicht ins Schwimm- und
Badebecken zu gelangen, vor das Filter (Sandfilter oder Anschwemmfilter) in den Umwälzkreislauf
dosiert werden. Dies bedeutet, daß die Pulveraktivkohle zum einen eine gute Filtrierbarkeit aufweisen
muß um so ein Durchschlagen zum einen als auch andererseits ein zu schnelles Verstopfen des Filters
zu vermeiden. Zu feines Produkt schlägt durch, zu grobes Produkt wird nur auf der Filteroberfläche
angeschwemmt und verstopft das Filter zu schnell. Darüberhinaus muß die Pulveraktivkohle sowohl für
Anschwemmfilter als auch für Sandfilter gleichsam einsetzbar sein. Die einzusetzende Pulveraktivkohle
muß dabei in erster Linie der DIN 19603 entsprechen.
Die im Handel erhältlichen Pulveraktivkohlen sind entweder nur auf die Adsorption oder nur auf die
Reduktion von Wasserinhaltsstoffen ausgelegt. Schon allein durch dieses Kriterium scheiden die
handelsüblichen wasserdampfaktivierten Pulveraktivkohlen aus, da diese Produkte unter den
notwendigen Anforderungen laut Anspruch 1 liegen und chemisch-physikalisch nicht in der Lage sind die
geforderten Werte für Trihalogenmethane und Chloramine zu erreichen. Da das Produkt darübehinaus
der DIN 19603 entsprechen muß scheiden die noch verbleibenden chemisch aktivierten Produkte
ebenfalls aus. Die Gründe dafür liegen in der kostengünstigeren Herstellung dieser chemischen Aktivate
durch z.B. Zinkchlorid oder Phosphorsäure. Reste dieser Aktivierungsmittel sind nachweislich noch an
diesen Pulveraktivkohlen enthalten und gestatten aus diesem Grund nicht den Einsatz dieser Kohlen in
der Trink- und Badebeckenwasseraufbereitung.
Desweiteren können handelsübliche Pulveraktivkohlen eine exakt definierte und auf die
Verfahrenstechnik der Flockung, Filtration und Chlorung abgestimmte Korngrößenverteilung nicht
aufweisen. Für diese Anwendung ist es notwendig das Rohprodukt mehrfach windzusichten und zu
sieben um die notwendigerweise sehr scharfe Verteilungskurve einhalten zu können.
Ein weiteres Problem bei einigen handelüblichen Pulveraktivkohlen ist die Forderung, das Produkt
sowohl bei Sandfiltern als auch bei Anschwemmfilter!! einzusetzen. Wird das Produkt aus einem
Rohprodukt mit zu hoher Dichte wie z.B. Stein- oder Braunkohle hergestellt, liegt die Dichte dieses
Produktes zu hoch, um bei der Anschwemmfiltration eingesetzt werden zu können. Bei diesen ist die
Verteilung der Pulveraktivkohle auf den Anschwemmflächen während der Primär- und
Sekundäranschwemmung vorraussichtlich aufgrund stärkerer Sedimentationsgeschwindigkeiten nicht
optimal.
Deshalb sind handelsübliche Pulveraktivkohlen zur kombinativen Erfüllung dieser Aufgaben nicht
einsetzbar.
Eine weitere Möglichkeit, oben genannte Schadstoffe aus Schwimm- und Badebeckenwasser zu
eliminieren wird in der DIN 19643 nicht aufgeführt, wird allerdings durch die Neuerung ermöglicht. Dabei
wird die Aktivkohle in Form von Korn bzw. Granulat, Extrudat oder Pressling aus der pulverigen
Aktivkohle eingesetzt. Diese Form der Aktivkohle wird vom zu reinigenden Schwimm- und
Badebeckenwasser vor der jeweiligen Filterstufe (Sand- oder Anschwemmfilterstufe) durchströmt. Ist das
Produkt beladen bzw. verbraucht, wird es gegen neues ausgetauscht.
Diese Variante kann von handelsüblichen Pulveraktivkohlen nicht erfüllt werden, da diese nicht als
Granulat, Extrudat oder Pressling aus dieser Pulveraktivkohle vorliegen.
Es ist Aufgabe der Neuerung, eine Aktivkohle so weiterzuentwickeln, daß die eingangs genannten
Probleme und Nachteile vermieden werden können. Insbesondere sollte es die zu entwickelnde
Aktivkohle ermöglichen, daß die Adsorption und Reduktion, sowie beim Einsatz von Pulveraktivkohle die
Filtration, in verfahrenstechnischer Beziehung optimal aufeinander abgestimmt ist.
Die Aufgabe ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Die Neuerungsgemäße
Aktivkohle ist wasserdampfaktiviert und kann im Gegensatz zu vielen chemisch aktivierten Produkten
problemlos eingesetzt werden. Die Neuerungsgemäße Aktivkohle ermöglicht es zum ersten aufgrund der
vorliegenden Porengrößenverteilung und der gewählten lod-Zahl die in mit Chlor behandeltem Schwimm-
und Badebeckenwasser vorhandenen Trihalogenmethane unter die geforderten Richtkonzentrationen zu
reduzieren und zum zweiten die notwendigen katalytischen Eigenschaften zur Reduktion von Chloramin
aufzubringen.
Dabei löst die Neuerung zum ersten die Probleme der Filtration beim Einsatz dieser als Pulveraktivkohle
durch die vorliegende Korngrößenverteilung. Aufgrund dieser auf die Verfahrenstechnik der Flockung,
Filtration und Chlorung abgestimmten Korngrößenverteilung ist die Aktivkohle in der Lage, ohne durch
das Filter durchzuschlagen bis tief in dieses vorzudringen und somit die geforderten Filterstandzeiten,
respektive die Reduktions- und Adsorptionsleistung durch Raumfiltration, zu erreichen. Aufgrund der in
Anspruch 4 aufgeführten Werte, ist der Einsatz dieser Aktivkohle sowohl bei Sandfiltern als auch bei
Anschwemmfiltem problemlos möglich.
Für die Reaktionen im aufzubereitenden Wasser wird diese Aktivkohle in pulveriger Form vor das
jeweilige Filter, im Falle einer Flockungsstufe zwischen Flockungsmittelzugabe und Filter, dosiert und
anschließend komplett vom jeweiligen Filter aufgefangen. Die Aktivkohle in pulveriger Form lagert sich
aufgrund der Korngrößenverteilung nach Anspruch 1 bis tief in das Filter ein und gewährleistet die
geforderten Filterstandzeiten. Die Reaktionen mit den o.g. Schadstoffen finden sofort nach Zugabe der
Aktivkohle in pulveriger Form, aber auch während des Aufenthalts dieser im Fitter, bis zu dessen
Rückspulen, statt.
Zum zweiten ist es durch die Neuerung möglich, diese in Form von Korn oder als Granulat, Extrudat oder
Pressling aus der pulverigen Aktivkohle vor der Filtration einzusetzen.
Für beide Fälle treten folgende Reaktionen auf:
1. Adsorption von Trihalogenmethanen (Haloformen) und AOX an der Aktivkohle
2. Abbau von Chloramin durch die Aktivkohle
Beim Einsatz der Neuerung als Pulveraktivkohle wird das Filter nach einer maximalen Filterstandzeit, bei
Sandfiltern von 2 Tagen, bei Anschwemmfiltern von ca. 10 Tagen rückgespült und die verbrauchte bzw.
beladene Aktivkohle aus dem System entfernt, so daß immer wieder neues Mittel zugeführt werden kann.
Beim Einsatz der Neuerung als Korn oder als Granulat, Extrudat oder Pressling aus der pulverigen
Aktivkohle wird diese nach Verbrauch aus dem System entfernt und neues Produkt zugegeben.
Die Neuerung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen der Flockung-Filtration-Adsorption und
Desinfektion näher erläutert.
Die Aktivkohle liegt als Pulveraktivkohle vor. Es erweist sich als zweckmäßig, die Aktivkohle als 5%-Suspension
zu dosieren. Dazu wird mittels einer Dosierpumpe diese Pulveraktivkohlesuspension
mengenproportional dem Umwälzkreislauf nach der Flockungsmittelzugabe zudosiert. Es ist günstig, eine
Menge zwischen 2 und 5 g/cbm Umwälzleistung ins aufzubereitende Wasser zuzudosieren. Vorteilhaft ist
es femer, wenn die Pulveraktivkohle wasserdampfaktiviert ist, ein Jodzahl von mindestens 900 mg Jod/g
bis 1500 mg Jod/g aufweist, eine definierte Porengrößenverteilung von 0,30 - 0,50 ml/g Mikroporen, 0,25
- 0,45 ml/g Mesoporen besitzt und eine Korngrößenverteilung zwischen 4 und 100 &mgr;&Ggr;&eegr; aufweist. Um den
vorgesehenen Anforderungen zu entsprechen, ist es vorteilhaft, daß die Pulveraktivkohle einen pH-Wert
von 7-11 aufweisen. Auch hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Pulveraktivkohle eine
Schüttdichte von 300 - 500 g/l, aufweist.. Die oben beschriebene Pulveraktivkohle wird kontinuierlich bis
tief in das Sandfilter eingeschwemmt. Dabei lagert sich bis zur Rückspülung des Filters immer mehr sich
verbrauchende Pulveraktivkohle ein. Der positive Effekt bei dieser Betriebsart ist die permanente Zugabe
von frischer, unbeladener Pulveraktivkohle. Die Adsorptions- und Reduktionsleistung ist also immer
gewährleistet, selbst bei sehr hoher Belastung.
Die Aktivkohle liegt als Korn oder als Granulat, Extrudat oder Pressling aus der pulverigen Aktivkohle
vor. Vorteilhaft ist es femer, wenn die Aktivkohle wasserdampfaktiviert ist, ein Jodzahl von mindestens
900 mg Jod/g bis 1500 mg Jod/g aufweist, eine definierte Porengrößenverteilung von 0,30 - 0,50 ml/g
Mikroporen, 0,25 - 0,45 ml/g Mesoporen besitzt und eine Korngrößenverteilung zwischen 4 und 100 &mgr;&ngr;&eegr;
aufweist. Um den vorgesehenen Anforderungen zu entsprechen, ist es vorteilhaft, daß die Aktivkohle
einen pH-Wert von 7-11 aufweisen. Auch hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Aktivkohle
eine Schüttdichte von 300 - 500 g/l, aufweist
Diese Aktivkohle wird vom aufzubereitenden Wasser vor der Filtrationsstufe durchströmt. Dabei ist es
zweckmäßig, daß die Aktivkohle sich in einem separaten Gehäuse befindet. Die Durchströmung erfolgt
solange, bis diese beladen bzw. verbraucht ist. Dann erfolgt ein Auswechseln dieser verbrauchten
Aktivkohle gegen frische.
Claims (5)
1. Aktivkohle für die Wasseraufbereitung, insbesondere Schwimm- und Badebeckenwasser, für die
Adsorption von Trihalogemmethanen (Halofonme) und AOX sowie zur Reduktion von Chloraminen aus
Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle eine Jodzahl von mindestens 900 mg Jod/g bis
1400 mg Jod/g besitzt, daß die Aktivkohle eine Porengrößenverteilung von.0,30 - 0,50 ml/g Mikroporen,
0,25 - 0,45 ml/g Mesoporen besitzt und daß die Aktivkohle eine exakt definierte Korngrößenverteilung (1)
zwischen 4 und 10&Ogr;&mgr;&pgr;&igr; aufweist.
2. Aktivkohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Aktivkohle wasserdampfaktiviert ist
und als Pulver, Granulat aus diesem Pulver, Pressling aus diesem Pulver, Extrudat aus diesem Pulver
oder als Korn vorliegt.
3. Aktivkohle nach wenigstens einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle
einen pH-Wert von pH 7 -11 aufweist.
4. Aktivkohle nach wenigstem einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle
eine Schüttdichte von 300 - 500 g/l aufweist.
5. Aktivkohle nach wenigstem einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aktivkohle einen Wassergehalt von 1 - 50 Gewichtsprozenten aufweist.
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| DE9312279U DE9312279U1 (de) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | Aktivkohle für die Wasseraufbereitung, insbesondere Schwimm- und Badebeckenwasser, für die Adsorption von Trihalogenmethanen (Haloformen) und AOX sowie zur Reduktion von Chloraminen aus Wasser |
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