NL1014497C2 - Regenwater- en bronwater behandeling met zeolieten. - Google Patents

Description

REGENWATER- EN BRONWATER BEHANDELING MET ZEOLIETEN

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het behandelen van verontreinigd water, 5 waarbij het verontreinigde water wordt gefiltreerd.

De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een systeem voor het behandelen van verontreinigd water met een dergelijke werkwijze, welk systeem een of meer water 10 inname- en afnamepunten, een op deze punten aangesloten buizenstelsel, een of meer tussengeschakelde filtreerinrichtingen, en eventueel een of meer wateropslagtanks bevat. Ook heeft de uitvinding betrekking op het een filtreerinrichting voor toepassing van de 15 werkwijze in een dergelijk systeem en op het gebruik van zeoliet houdend materiaal om verontreinigd water te zuiveren.

Een dergelijke werkwijze en filtreerinrichting, en een 20 dergelijk systeem zijn bekend uit een artikel, dat is verschenen in WATERLINES, getiteld "Household water treatment 2", Technical Brief No. 59, Vol 17, No. 3, jan. 1999, pp 15-18. Daarin wordt beschreven op welke wijze huishoudwater kan worden verkregen door het te behandelen 25 verontreinigde water te onderwerpen aan filtreer- behandelingen, zoals door middel van zand, stenen, kool, of keramische filters. Om metalen, zoals ijzer, dat vaak wordt gevonden in grond- of bronwater, te verwijderen uit het verontreinigde water wordt beluchting en filtrage over 30 een zandfilter voorgesteld. Nadeel van de bekende werkwijze en inrichting is echter, dat geen alternatief wordt geboden voor het uit het verontreinigde water verwijderen van andere, veelal als schadelijk beschouwde stoffen, zoals metalen.

35

Het is het doel van de onderhavige uitvinding om een werkwijze, systeem en filtreerinrichting voor het behandelen van verontreinigd water te verschaffen, waarbij uit dat water een groter aantal ook voor het milieu 11014497 - 2 - schadelijke metalen wordt verwijderd, en tevens het aantal voor mens en dier schadelijke bacteriën daarin, wordt gereduceerd.

5 Daartoe bezit de werkwijze overeenkomstig de uitvinding het kenmerk dat het verontreinigde water drink- en/of regen- en/of bronwater bevat, en dat het filtreren wordt uitgevoerd met behulp van een of meer lagen zeoliet houdend materiaal, ter verkrijging van water dat vanuit 10 gezondheidsperspektief tenminste geschikt is om huishoudelijke werkzaamheden mee te verrichten. Dienovereenkomstig bezit het systeem overeenkomstig de uitvinding het kenmerk dat de waterinname punten op een of meer waterbronnen en/of regenwaterverzamelpunten zijn 15 aangesloten, en dat althans een van de filtreer- inrichtingen van een laag zeoliet houdend materiaal is voorzien.

Het is een voordeel van de uitvinding, dat de een 20 vulkanische of synthetische oorsprong hebbende zeolieten, vanwege hun open structuur zeer geschikt zijn om verontreinigingen, zoals schadelijke metalen die ook in bron- en/of regenwater aanwezig zijn, te adsorberen, in te vangen c.q. uit te wisselen en zodoende de kwaliteit van 25 het verontreinigde water te verbeteren en de gebruiksmogelijkheden ervan te vergroten. Als gevolg van hun microporositeit werken zeolieten, in het bijzonder nadat ze in vacuüm verhit zijn tot 350 graden Celsius, als moleculaire zeef en zijn zij zelfs in staat om deeltjes, 30 te beginnen bij deeltjes ter grootte van ionen en moleculen, uit te zeven. Het van beneden uit bronnen, uit de grond, uit oppervlaktewater, of uit (ijs)bergen, of het als regenwater of hemelwater van boven komende water is meestal gratis ter plaatse beschikbaar en kan thans met de 35 voorgestelde filtratie -desgewenst met bijmenging van drinkwater- als huishoudwater, voor een veelheid aan taken in het huishouden worden gebruikt, waarvoor niet per se i1014 49? - 3 - water van 100% drinkwaterkwaliteit nodig is. Te denken valt hierbij aan het doorspoelen van het toilet, schoonmaak- en/of waswerkzaamheden, het schoonspuiten van vertrekken, wanden, veranda's, en dergelijke, het wassen 5 van ramen of auto's, het bewateren van landbouwgronden, kassen, tuin of vijver, het douchen of baden, het gebruik als spoel- of koelwater bij industriële processen en dergelijke, maar ook aan het in met name de ontwikkelingslanden verbeteren van de kwaliteit van water, 10 dat daar bij gebrek aan beter als drinkwater voor mens en dier wordt gebruikt. Verder is van voordeel dat, onder behoud van de effectieve werking, de filtersnelheid tot enkele tientallen kubieke meters per vierkante meter per uur kan worden opgevoerd.

15

Te dezer plaatse wordt opgemerkt, dat op zich uit WO 84/03881 een werkwijze bekend is voor het zuiveren van water, waarin vissen worden gekweekt. Het toegepaste zeoliet is clinoptiloliet, dat in een percentage van 40-20 70% in een anion uitwisselmengsel wordt gebruikt, ter voorkoming dat het viskweekwater regelmatig moet worden geregenereerd. Het toepassen van zeolieten om uit bron- of regenwater water van tenminste huishoudkwaliteit te verkrijgen, is hieruit echter niet bekend.

25

Uit proefnemingen is gebleken is, dat zeolieten, in het bijzonder clinoptiloliet, bij uitstek geschikt en voldoende beschikbaar zijn of kunnen worden gemaakt om zware metalen, waaronder zink, cadmium, lood, mangaan, 30 koper, arsenicum, en ijzer door reductie uit het te reinigen water te filtreren. Het clinoptiloliet reduceert tevens het aantal bacteriën in het water, hetgeen in het bijzonder geldt voor bacteriën van de coligroep, thermotolerante bacteriën van de coligroep en faecale 35 streptococcen. Daarnaast filtert het vaste deeltjes uit het water, waardoor het helder wordt. Met betrekking tot regenwater wordt opgemerkt, dat als gevolg van het 1 0 14 4 9 7 - 4 - aanwezige lood, koper en zink op respectievelijk daken, dakgoten en regenpijpen het opgevangen en daarlangs stromende water daaruit zware voor mens en milieu schadelijke metalen opneemt, die vervolgens weer door het 5 clinoptiloliet worden weggevangen. Onder omstandigheden wordt zelfs zodoende -enigszins afhankelijk van de lokaal aanwezige mate aan bijvoorbeeld luchtvervuiling- behandeld water verkregen, dat onze wettelijke drinkwaternormen dicht benadert. Het niet giftige en geen bijwerkingen 10 vertonende clinoptiloliet blijkt de hardheid en de zuurgraad van het behandelde water bovendien nauwelijks te beïnvloeden. Ook phillipsiet kan worden gebruikt bij waterzuivering. Andere voorbeelden van bruikbare zeolieten zijn: chabaziet voor het ontharden van water met veel 15 magnesiumionen of het hieruit verwijderen van cesium en strontium, alsmede erioniet, heulandiet, mordeniet, analsiet, natroliet, en edingtoniet.

Nog een uitvoeringsvorm van de werkwijze overeenkomstig de 20 uitvinding heeft het kenmerk dat voorafgaande aan en/of na het filtreren met zeoliet houdend materiaal, een voor-respectievelijk nafiltreren plaats vindt.

Voorfiltreren met gebruikmaking van bijvoorbeeld zand, "Caviar Agricole", kiezel en/of gravel filtreert de grove 25 bestanddelen uit het verontreinigde water, zodat de zeoliet filtreermiddelen niet snel verzadigen of dichtslibben. Het zogeheten "Caviar Agricole", dat inert is en verkrijgbaar is bij de firma Vitanova in Frankrijk, kan de functie van zandfiltratie vervullen en desgewenst 30 het zand, eventueel gedeeltelijk, vervangen.

Nafiltreren met gebruikmaking van bijvoorbeeld actieve kool verbetert de smaak en de geur van het behandelde water, en verwijdert daaruit een eventueel aanwezige waas 35 of vertroebeling die veroorzaakt zou kunnen worden door ander toegevoegd filtreermateriaal dat, afgezien van het zeoliethoudende materiaal, kan worden gebruikt.

1014497 - 5 -

Een uitvoeringsvorm van het systeem overeenkomstig de uitvinding, waarmede met voordeel een grote verscheidenheid aan doeltreffende filtreervarianten, combinaties van filtreermaterialen en gewichtspercentage 5 kan worden gekozen, heeft het kenmerk dat de tenminste ene filtreerinrichting een of meer, voor en/of nafilters, afzonderlijke en/of geïntegreerde filters, al of niet recirculerende of beluchte filters, grove en/of fijne filters, drijvende en/of vaste filters, seriële en/of 10 parallelle filters, statische en/of dynamische stromingsfilters, micro/biologische filters, up- en/of downstream werkende filters, continu of intermitterend werkende filters, elektrisch en/of elektronisch geregelde filters, al of niet sensorgestuurde filters, mechanische 15 filters, membraanfilters, keramische filters, en dergelijke bevat. Bij voorkeur zijn de filters voorzien van een of meer uitwisselbare cassettes of patronen die een of meer van de verschillende voor-, na- en/of zeoliethoudende filtermaterialen bevat.

20 Het water dat na behandeling geruime tijd in wateropslagtanks kan worden opgeslagen en van daaruit kan worden gepompt naar aftappunten, kan verder worden gebruikt in caravans, tijdelijke of eenvoudige woningen, of bijvoorbeeld aan boord van schepen.

25

Thans zal de onderhavige uitvinding, tezamen met de verdere voordelen en aan de hand van de bijgaande tekening, waarin overeenkomstige in de verschillende figuren aangeduide onderdelen van dezelfde 30 verwijzigingscijfers zijn voorzien, nader worden toegelicht. Daarbij tonen:

Figuren la-le elk een schematische weergave van de verschillende wijzen waarop de werkwijze en het systeem, tezamen met filtreermiddelen volgens de 35 uitvinding kunnen worden toegepast; toont

Figuur 2 nog een alternatief van het systeem van fig. 1; en toont '3 '•'T' * ƒ ' .1 -y· 1 * <i 4 --4 'J / - 6 -

Fig. 3 een uitvoeringsvorm van een, eventueel op zichzelf staande, geïntegreerde variant van een filtreerinrichting volgens de uitvinding.

5 Figuren la-lb tonen een schematisch afgebeelde verblijfplaats, in de vorm van een huis 1, dat evenwel ook bijvoorbeeld een boot, caravan of dergelijke zou kunnen zijn. In het weergegeven geval wordt hemel- of regenwater opgevangen op het dak 2 en naar een goot 3 geleid. Het 10 opgevangen regenwater stroomt, ook in de gevallen van de figuren lc-le, na inname vervolgens via een buizenstelsel 4, een of meer tussengeschakelde filtreerinrichtingen MF en/of CL naar een wateropslagtank 5, die zich geheel of gedeeltelijk onder of boven de grond bevindt. In plaats 15 van of in combinatie met zulk een regenwatersysteem zou een soortgelijk bron-, grond- of bergwatersysteem kunnen worden toegepast, waarin het aldus verzamelde, en meer of minder verontreinigde water, zonodig via een of meer filtreermiddelen MF, CL, naar een wateropslagtank 5 kan 20 worden geleid. Eventueel via verdere filtreerinrichtingen MF en/of CL en een automatisch geregelde drinkwater-suppletie eenheid 6 inclusief pomp, kan het in tenminste een van de filtreerinrichtingen MF en/of CL behandelde en op druk gebrachte water aan diverse afnamepunten W en TOI 25 worden afgenomen. Schematisch weergegeven afnamepunten omvatten: stortbakken voor het automatische toilet, een wasmachine, waterkranen en dergelijke. Aan de eenheid 6 en/of de tank 5 kan desgewenst drinkwater worden toegevoegd. De figuren la-le, en 2 tonen verscheidene 30 varianten waarop het onderhavige systeem kan worden opgebouwd. Schematisch is nog een op de wateropslagtank 5 aangesloten overloopinrichting 0 weergegeven. Het teveel aan water in de tank 5 kan hierdoor, al of niet tevoren gefiltreerd via filters CL, IF, aan de omringende grond 35 worden afgegeven.

1014497 - 7 -

Fig. 3 toont een mogelijke uitvoeringsvorm van filtreermiddelen VF, CL, NF in de vorm van een gecombineerde geïntegreerde filtreerinrichting. Deze inrichting kan van een kraan K zijn voorzien en dan gevuld 5 met water op zichzelf staan. Tussengeschakeld in het buizenstelsel 4 kan deze filtreerinrichting op een of meer plaatsen in het toegelichte watersysteem zijn aangebracht. De filtreermiddelen CL daarin bevatten een zeoliet houdend materiaal, in de vorm van een of meer lagen van dat 10 materiaal. Eventueel kunnen daarin voor- VF en/of nafiltratielagen NF zijn aangebracht die kunnen zijn afgewisseld met een of meer lagen van het zeoliet houdende materiaal. Het geheel kan in een omhulling zijn geïntegreerd. Daarin zou desgewenst een sensorsysteem met 15 optische en/of auditieve signalering kunnen worden opgenomen, dat het moment kenbaar maakt, waarop het adsorbtievermogen van de filtreerinrichting afneemt en deze aan vervanging toe is.

20 Als natuurlijk zeoliet kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van: - clinoptiloliet (Na,K)6[ (AlO2)6(SiO2)30] .24H20 - phillipsiet (K2,Na2,Ca)2Al4Si12032]. 12H20 of van chabaziet, erioniet, heulandiet, mordeniet, 25 analsiet, natroliet, edingtoniet, en dergelijke, of kan een combinatie van zeolieten worden gebruikt. In het algemeen zijn de bedoelde zeolieten van het type:

Mx/n[(A102)x(Si02)y].zH20 waarin n de lading is van het kation Mn+ en z het aantal 30 molen gehydrateerd water is. De synthetische zeolieten hebben de in de natuur minder voorkomende ionen van lithium, rubidium, cesium, beryllium, magnesium, strontium en barium in hun structuurformule.

35 Als voorfiltratielaag VF wordt vaak zand, het zand vervangende "Caviar Agricole", kiezel en/of gravel toegepast, terwijl nafiltratie NF vaak met actieve kool 1014497 - 8 - wordt gedaan. De in de figuren getoonde filtreerinrichtingen zijn vast opgesteld en statisch, d.w.z. zij werken op zwaartekracht. Op het gebied van de filtreermiddelen is een grote verscheidenheid toepasbaar.

5 Te noemen zijn: afzonderlijke en/of in de tank 5 geïntegreerde filters, al of niet in de tank 5 recirculerende of beluchtende filters, grove en/of fijne filterlagen, in de tank 5 drijvende en/of vaste filters, seriële en/of parallelle filters, statische («natuurlijk 10 stromende) en/of dynamische («pompgeforceerde) stromingsfliters, micro/biologische, up- en/of downstream werkende filters, continu of intermitterend werkende filters, elektrisch en/of elektronisch geregelde filters, al of niet sensorgestuurde filters, mechanische filters, 15 keramische filters, en dergelijke. Bij voorkeur zijn de filters voorzien van een of meer uitwisselbare cassettes of patronen die een of meer van de verschillende voor-, na- en/of zeoliethoudende filtermaterialen bevat.

20 Het ionwisselende zeolietmateriaal filtreert deeltjes vanaf 0,0001 /zm uit het verontreinigde water, terwijl gangbare mechanische filters deeltjes vanaf 0.2 mm uitfiltreren.

1014497

Claims (13)

1. Werkwijze voor het behandelen van verontreinigd water, waarbij het verontreinigde water 5 wordt gefiltreerd, met het kenmerk dat het verontreinigde water drink- en/of regen- en/of bronwater bevat, en dat het filtreren wordt uitgevoerd met behulp van een of meer lagen zeoliet houdend materiaal, ter verkrijging van water dat vanuit gezondheidsperspektief tenminste geschikt is om 10 huishoudelijke werkzaamheden mee te verrichten.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het zeoliet houdende materiaal althans een of meer van de volgende zeolieten bevat: clinoptiloliet, phillipsiet, 15 chabaziet, erioniet, heulandiet, mordeniet, analsiet, natroliet, en edingtoniet.

3. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 of 2, met het kenmerk dat voorafgaande aan en/of na het 20 filtreren met zeoliet houdend materiaal, een voor-respectievelijk nafiltreren plaats vindt.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk dat het voorfiltreren met gebruikmaking van zand, "Caviar

25 Agricole", kiezel en/of gravel wordt uitgevoerd.

5. Werkwijze volgens een van de conclusies 3 of 4, met het kenmerk dat het nafiltreren met gebruikmaking van actieve kool wordt uitgevoerd. 30

6. Systeem voor het behandelen van verontreinigd water met de werkwijze volgens een van de conclusies 1-5, welk systeem een of meer water inname- en afnamepunten, een op deze punten aangesloten buizenstelsel, een of meer 35 tussengeschakelde filtreerinrichtingen, en eventueel een of meer wateropslagtanks bevat, met het kenmerk dat de waterinname punten op een of meer waterbronnen en/of 1014497 - 10 - regenwaterverzamelpunten zijn aangesloten, en dat althans een van de filtreerinrichtingen van een laag zeoliet houdend materiaal is voorzien.

7. Systeem volgens conclusie 6, met het kenmerk dat het zeoliet houdende materiaal in de tenminste ene filtreerinrichting clinoptiloliet, phillipsiet, chabaziet, erioniet, heulandiet, mordeniet, analsiet, natroliet, en/of edingtoniet bevat.

8. Systeem volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk dat de tenminste ene filtreerinrichting een of meer, voor en/of nafilters, afzonderlijke en/of geïntegreerde filters, al of niet recirculerende of 15 beluchte filters, grove en/of fijne filters, drijvende en/of vaste filters, seriële en/of parallelle filters, statische en/of dynamische stromingsfliters, micro/biologische filters, up- en/of downstream werkende filters, continu of intermitterend werkende filters, 20 elektrisch en/of elektronisch geregelde filters, al of niet sensorgestuurde filters, mechanische filters, membraanfliters, keramische filters, en dergelijke bevat.

9. Filtreerinrichting voor het uitvoeren van de 25 werkwijze volgens een van de conclusies 1-5 in een systeem volgens een van de conclusies 6-8, met het kenmerk dat de filtreerinrichting van een laag zeoliet houdend materiaal is voorzien.

10. Filtreerinrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk dat in de filtreerinrichting een voor- en/of nafilter is geïntegreerd.

11. Filtreerinrichting volgens een van de 35 conclusies 9 of 10, met het kenmerk dat de filtreerinrichting is voorzien van een of meer 1014497 - 11 - uitwisselbare cassettes of patronen, welke zijn voorzien van een of meer filtreermaterialen.

12. Gebruik van zeoliet houdend materiaal om 5 verontreinigd water, dat regen- en/of bronwater bevat, te zuiveren, ter verkrijging van water van tenminste huishoudkwaliteit.

13. Gebruik volgens conclusie 12, met het kenmerk 10 dat het zeoliet houdende materiaal, dat clinoptiloliet bevat, wordt gebruikt om verontreinigd water, dat in hoofdzaak regen- en/of bronwater bevat, te zuiveren van zware metalen, waaronder zink, cadmium, lood, koper, arsenicum, mangaan, en ijzer, ter verkrijging van 15 drinkbaar water. '1014 497