NL8105134A

NL8105134A - Stelsel voor het behandelen van water.

Info

Publication number: NL8105134A
Application number: NL8105134A
Authority: NL
Original assignee: Ionisation Europ
Priority date: 1981-11-12
Filing date: 1981-11-12
Publication date: 1983-06-01
Also published as: NO823778L; DK496782A; EP0079644A1; PT75831B; ES8307669A1; ES517278A0; FI823801L; PT75831A; GR77725B; FI823801A0

Description

* * » \

Lx 5383

Stelsel voor het behandelea vaa water.

De gaagbare waterbehaadeliagswerkwijzen 'zija voor ver-schillende doeleiadea aiet geschikt* Bit kan bij voorbeeld bet ge-val zijn bij het kwekea vaa vis· De vissea wordea ia kweekbakken gehoudea, waarvaa het water voortduread wordt veroatreiaigd door 5 de uitwerpselea vaa de visaea ea door aiet opgegetea voedsel. De-ze veroatreiaigiagea zakken naar de bodes, ea kuaaea aiet wordea verwijderd door alleea maar het water te verversea- Dergelijke veroatreiaigiagea zullea aiet alleea de groei vaa mikro-orgaais-mea bevorderen, die dikwijls schadelijk zijn voor de vissea, doch 10 deze oatledeade veroatreiaigiagea ea ook de mikro-organismea zullea eea aanmerkelijk deel vaa de ia het water aaawezige zuur-stof verbruikea, zodat eea oavoldoeade hoeveelheid daarvaa voor de vissea beschikbaar blijft. Dit leidt tot eea laagzame groei vaa ea eea grote sterfte oader de vissea, ea derhalve tot aan-15 merkelijke geldverliezen. Verder kaa het kwekea vaa vissea wordea beperkt door het feit, dat het beschikbare natuurlijke water door ^ iadustriele afvalstoffea, kunstmest»bestrijdingsmiddelea ea dergelijke is veroatreiaigd, terwijl ook eea tekort aaa water eea beperkeade factor kaa zija.

20 Gelet op het feit, dat het op eea dergelijke wijze kwe kea vaa vis eea oplossiag kaa zija voor eiwittekortea ia vele de-lea vaa de wereld, is het viadea vaa eea oplossiag voor het zui-verea vaa viskweekbakkea eea belaagrijke doelstelliag.

Beluchtea ea filteren van het water vaa dergelijke bak-25 kea blijkt oavoldoeade te zija, daar wegeas de grote hoeveelheden water, die voortduread moeten wordea gefilterd, de filters, ea ia het bijzonder zaadfilters, zeer omvaagrijk ea kostbaar worden, terwijl deze filters ook herhaaldelijk moeten worden schoonge-spoeld om de uitgefilterde organische stoffen te verwijderen, het-30 geen zeer grote hoeveelheden water vereist, die moeten worden af-gevoerd, welke oplossiag te kostbaar blijkt te zijn voor het op ekonomische wijze kwekea van vis. Hetzelfde geldt voor zogenaamde biologische filters, waarin in het water aaawezige organische stoffen door mikro-organismen kunnen worden verteerd.

35 Voorts kunnen dergelijke filters gesuspendeerde deeltjes, 8105134 - 2 -

ft V

die kleiner zijn dan een bepaalde afmeting, bijvoorbeeld 20 pm, niet tegenbouden, zodat bet filtraat zulke deeltjes, met inbe-grip van raikro-organismen, zal bevatten, terwijl opgeloste stof-fen evenmin met een dergelijk filter kunnen worden verwijderd.

5 Soortgelijke moeilijkbeden treden in ande.re gevallen op, waarin organiscbe stoffen uit water moeten worden verwijderd, zo-als bij zwembaden, wasserijen, en ook in bedrijven voor bet behan-delen van drink- of rioolwater.

Br is reeds gepoogd dergelijke organiscbe verontreini-10 gingen met bebulp van sterke oxydatiemiddelen aan-te tasten, in bet bijzonder met ozon, docb ook dit is ondoeltreffend gebleken, in bet bijzonder in die gevallen, dat bet ozon bevattende water zelf of bet ontsnappende ozon scbadelijk kan zijn voor mensen of dieren. Ozon wordt gewoonlijk gevormd met bebulp van elektrische 15 ontladingen in lucbt, betgeen veel energie vereist, terwijl we-gens de tamelijk snelle dissociatie van ozon een overmaat daar-van moet worden gebruikt. Voorts wordt niet alleen de zuurstof van de bebandelde lucbt door de ontladingen beinvloed, docb zal ook de stikstof daarvan worden aaageslagen, gedissocieerd en/of ^ 20 geioniseerd, hetgeen tot de vorraing van schadelijke stikstof— oxyden zal leiden, welke oxyden voorts worden gevormd ten koste van bet ozon.. De ozonconcentratie kan niet boven een bepaalde grens worden vergroot wegens de scbadelijke uitwerking ervan op levende stof, betgeen uiteraard van belang is in bet geval van 25 bet kweken van vissen. Een ander bezwaar is,· dat ozon de opper-vlaksspanning van water vergroot, betgeen het filteren van bet water ongunstig zal beinvloeden.

Anderzijds zijn ionenwisselaars al gebruikt voor bet verwijderen van opgeloste stoffen, bijvoorbeeld ammoniak, dat een 30 ontledingsprodukt van organiscbe stoffen is, of van andere stikstof'verbindingen, die in water aanwezig kunnen zijn, en die van kunstmest en dergelijke afkomstig kunnen zijn. Het water zal in bet algemeen echter ook mikro-organismen en ander organiscb ma-teriaal bevatten, dat niet door filteren kan worden verwijderd.

35 Daarbij is gebleken, dat in een ionenwisselaar gunstige omstan-digbeden voor bet zich ontwikkelen van mikro-organismen kunnen bestaan. De werkzame oppervlakken daarvan zullen dan ook snel worden bedekt door gelachtige lagen, die bestaan uit mikro-organismen, organiscbe en minerale ontledingsprodukten e.d., waardoor 8105134 w* -¾ - 3 - de ioneawisselaar oawerkzaam wordt gemaakt. Deze kan wear worden gereactiveerd door spoelen met water, in bet bijzonder zout water, doch bet lozen vaa grote hoeveelbeden zout water, die de wisse-lingsproduktea bevattea, is dikwijls een vraagstuk. Derbalve is 5 bet gebruik van ioaeawisselaars in zuiveriagsstelsels praktisch onmogelijk gebleken. Dit geldt in bet bijzonder voor toepassingen zoals bet kweken vaa vis, dock ook in bet geval van bet behande-lea vaa groadwater om dit gesobikt te makea voor gebruik als drinkwater ναor mensen of vee door bet daaruit verwijderen vaa 10 veroatreiaigingea zoals kuastmest, bestrijdingsmiddelea e.d., is bet gebruik van ioaeawisselaars oapraktiscb gebleken, daar grond-water voldoende mikro-organismen ea ander organiscb materiaal be-vat om dezelfde oagewenste werkingen in de ioneawisselaar te ver-krijgen.

15 De uitvinding beoogt een eenvoudig stelsel met betrekke- ling geriage afmetingen te verschaffea, waarmede water, dat orga-aiscbe veroatreiaigingea bevat, in een altbaas aageaoeg geslotea kringloop kan worden bebandeld zonder scbadelijke of vergiftige uitwerkingen op mensen en dieren, welk stelsel in het bijzonder 20 voor viskweekdoeleinden gesobikt is, zelfs in gebieden met een watertekort of met sterk verontreinigde natuurlijke waterbronnen, terwijl betrekkelijk weinig eaergie ea onderboud vereist zi jn.

Uit US k 21**· 962 is een werkwijze en een toestel bekend voor bet vormen van zga« geactiveerde zuurstof, waarbij lucbt door 25 een ruimte wordt gevoerd, die lampen bevat, die straling met een golflengte van ongeveer 200 nm kunnea uitzenden. Deze straling zal alleen de zuurstof in de lucbt beinvloeden, en niet de stikstof, zodat geen scbadelijke stikstofoxy.den en dergelijke zullen worden gevormd. De zuurstof wordt aangeslagen, geioniseerd en/of gedis-30 socieerd, terwijl bij aanwezigbeid van water, bijvoorbeeld in de lucht aanwezige waterdamp, ook zuurstof-waterstof-verbindingen kunnen worden gevormd. Verder kan ook ozon worden gevormd, dock de concentratie daarvan is betrekkelijk gering, zodat de veiligheids-grenzea aiet zullen worden overschreden. Voorts is gebleken, dat 35 geactiveerde zuurstof, in tegenstelling tot ozon, de oppervlaks-spanning van water vermindert.

De geactiveerde zuurstof, of beter lucbt, die uit geactiveerde zuurstof en niet-geactiveerde inerte stikstof bestaat, is gebleken zeer doeltreffend te zijn voor bet bebandelen van water, 8105134 « 1

1 I

— if - dat organisch materiaal bevat, en in bet bijzonder, doch niet uit-sluitend, voor de voornoemde viskweekdoeleiaden.

De uitvinding verschaft een stelsel voor een dergelijke waterbehandeling, dat wordt gekenmerkt door een bouder voor bet 5 te behandelen water, door middelen voor bet ia bet water, dat ia deze bouder aaawezig is, verspreidea van lucbt, door eea toestel voor bet activeren vaa lucbt door bestraling met kortgolvige stra-ling, ia bet bijzonder vaa ongeveer 200 am, door een luchtpomp voor bet toevoeren van lucbt aan dit toestel, door eea waterroad-10 voerleidiag, die met bet benedengedeelte van deze bouder is ver-bonden, ea die van rondvoermiddelen zoals een of meer pompen is voorzien, terwijl bet andere uiteiade van deze leidxng in het bo-vengedeelte van de bouder uitmondt, en door bijkomende waterbehan-delingsmiddelen, die ia deze rondvoerleiding zijn opgeaomea, en 15 zijn iagericbt voor bet verwijderen van resten van organisch materiaal en/of reactieprodukten, die in bet water zijn gesuspendeerd en/of opgelost*

De uitvinding berust op bet iazicbt, dat de organische veron.treinigiagen, met inbegrip van mikro-organismea, in een vroeg 20 stadium van ontwikkeling moeten worden aangetast, teaeinde de vor-ming van grote boeveelbeden ontledingsprodukten te voorkomen, die overmatig grote bijkomende inricbtiagen zouden vereisen, en/of dergelijke inricbtiagen oawerkzaam zouden kuanea rnakea, zoals bij-voorbeeld in het geval van ionenwisselaars.

25 De in bet water ingevoerde geactiveerde lucbt kan bet grootste gedeelte vaa bet ia bet water aanwezige organische materiaal doen ontleden zonder daaria levende hogere dieren of planten ongunstig te bei’nvloeden. De ontwikkeling vaa mikro-orgaaismen, die op dergelijk organisch materiaal leven, wordt derhalve onder-30 drukt, terwijl. de ontleding van dit materiaal niet tot een vermindering van de hoeveelbeid opgeloste zuurstof zal leiden. Deze boeveelbeid zal zelfs door de luchtovermaat op de optimale waarde worden gebouden, zodat, wanneer bet water wordt gebruikt voor bet kweken van vis of dergelijke, optimale leefomstandigheden voor 35 dieren en planten kunnen worden verschaft.

Als een gevolg van het feit, dat een aanmerkelijk deel van het organische materiaal op deze wijze wordt ontleed, kan de rest ervan doeltreffend in een eenvoudig filter worden verwijderd, terwijl de vermiadering van de oppervlaksspanniag van het water 8105134 •t- % - 5 - f door de opgeloste geactiveerde zuurstof tot de filterwerking zal bijdragen, waarbij in. het bijzonder een gemeenschappelijk filter met matige afmetingen voor een aantal waterbakken of -houders kan worden gebruikt, die elk van een afzonderlijk activeertoestel 5 zijn voorzien, terwijl het terugspoelen van het filter slechts met betrekkelijk grote tussenpozen nodig is· De totale afmetingen vein het stelsel worden derhalve in hoofdzaak bepaald door de afmetingen van de waterbakken of -houders.

De bijkomende waterbehandelingsmiddelen kunnen ook 10 ionenwisselingsmiddelen omvatten. Deze middelen kunnen in de eerste plaats in de rondvoerleiding zijn opgenomen, en zijn ingericht voor het verwijderen van opgelost materiaal uit het rondgevoerde water, welke middelen voorts kunnen zijn verbonden met toevoer- en afvoerleidingen voor het reinigen en regenereren van het daarin 15 aanwezige ionenwisselingsmateriaal met behulp van een wasvloeistof zoals water, en in het bijzonder zout water. In de met deze rondvoerleiding verbonden houder kan het organisohe materiaal op een eenvoudige en goedkope wijze althans nagenoeg worden verwijderd, terwijl zonodig de grotere overblijvende deeltjes in een bijkomend 20 filter uit het water kunnen worden verwijderd. Daardoor wordt het mogelijk ionenwisselaars te gebruiken voor het verwijderen van niet door de geactiveerde zuurstof aangetaste stoffen, zoals ammoniak, zonder het gevaar, dat de ionenwisselaars door slijmerige orga-nische resten onwerkzaam worden gemaakt. De hoeveelheid organisch 25 materiaal, met inbegrip van levende mikro-organismen, is namelijk zo gering, dat het een aanmerkelijke tijd zal duren (die langer is dan de normale werkzame periode van de ionenwisselaar), alvo-rens een aanmerkelijke afzetting van dergelijke resten heeft plaatsgevonden.

50 Deze ionenwisselaars kunnen met behulp van water, en in het bijzonder zout water, worden geregenereerd. Hetlozen van water, dat wisselingsprodukten, en in het bijzonder ammoniak en an-dere stikstofverbindingen, bevat, kan echter tot moeilijkheden leiden. Het is echter gebleken, dat het voor het regenereren van 55 de ionenwisselaars gebruikte water eveneens met behulp van geactiveerde lucht kan worden gereinigd, zodat het in een gesloten kringloop weer voor regenereren kan worden gebruikt.

Derhalve kunnen de ionenwisselingsmiddelen zijn opge-nomen in een primair stelsel voor het verwijderen van opgeloste 8105134

( I

- 6 - « stof uit een vloeistof, terwijl de bouder en de bijbehorende rondvoerleiding een secundair stelsel vormen voor bet periodiek rege-nereren van de ionenwisselingsmiddelen met water, dat door de bonder en de rondvoerleiding in een altbans nagenoeg gesloten kring-5 loop wordt rondgevoerd, waarbij de geactiveerde liicht wordt ge-brnikt voor bet scbeiknndig aantasten van de uit de ionenwisselingsmiddelen verwijderde stoffen, teneinde bet aldus behandelde water wederom bruikbaar te maken voor bet regenereren van deze middelen.In bet bijzonder kan het stelsel twee bonders omvatten, 10 die elk van luchtverspreidingsmiddelen en bijbehorende activerings-toestellen zijn voorzien, waarbij de ene houder wordt gebrnikt voor een primaire bebandeling van bet te behandelen water, terwijl de andere in de regeneratieketen van een ionenwisselingsmiddel is opgenomen, dat deel uitmaakt van de rondvoerleiding van de eerste 15 bouder.

De uitvinding zal in bet onderstaande nader worden toe-gelicbt aan de band van een tekening, waarin een voorkeursnitvoe-ringsvorm van een stelsel volgens de uitvinding schematiscb is weergegeven.

20 Het in de tekening afgebeelde stelsel omvat een lucbt- pomp 1 met een in de lucbt uitmondende aanzuigleiding 2, terwijl de drukzijde van deze pomp is verbonden met een toestel 3 voor het bestralen van de toegevoerde lucbt met kortgolvige straling, in bet bijzonder met een golflengte van ongeveer 200 nm, bijvoor-25 beeld zoals bescbreven in US k 214 9^2. De uitgangszijde van dit toestel is met een luchtverspreidingsmiddel 4 verbonden, dat na-bij de bodem van een waterbak of -bouder 5 is opgesteld.

De bak 5 wordt bijvoorbeeld gebruikt voor het kweken van vis voor handelsdoeleinden, docb kan ook een zwembad zijn, of 30 een vat voor bet zuiveren van waswater van een wasserij, afval-water van een vleesverwerkingsbedrijf, of elk ander verontreinigd water, waaruit organisch materiaal moet worden verwijderd.

Een afvoerleiding 6 is met de bak 5 verbonden, en is zo-nodig voorzien van een pomp 7» welke leiding naar een waterfilter 35 8 voert, in bet bijzonder een zandfilter. Zoals bij 6’ is aange-geven, kan een aantal leidingen 6 met een enkel filter 8 zijn verbonden.

De afvoerleiding 9 van dit filter 8 is, zonodig door middel van een pomp 10, verbonden met een ionenwisselingssamenstel 8105134 Λ - 7 - 11, dat uit twee vierwegkranen 12 en twee ionenwisselaars 13 be-staat, waarbij de ene kraan 12 met de leiding 9i en de andere met een terugvoerleiding 1½ is verbonden, welke laatste zonodig van een poop 15 is voorziea, en in bet bovengedeelte van de bak 5 5 uitmondt. Zoals bij Ik1 is aangegeven, kan de terugvoerleiding 14 met een aantal bakken 5 ia verbinding staan.

De kranen 12 zijn voorts met een leiding 16 verbonden, waarin een pomp 17 en een waterbehandelingsvat 18 is opgenomen, welk vat is voorzien van een luchtverspreidingsmiddei 191 dat met 10 een activeringstoestel 20 is verbonden, dat van dezelfde soort is als bet toestel 3, en dat met een lucbtpomp 21 in verbinding staat.

In een eerste stand van de kranen 12 is de linkse ionen-wisselaar in de keten van de leidingen 9 en 14 opgenomen, terwijl 15 de andere in de gesloten kringloop van de leiding 16 is opgenomen. In de tweede stand van deze kranen zijn de ionenwisselaars van plaats verwisseld. Het zal duidelijk zijn, dat in plaats van deze vierwegkranen ook afzonderlijke en zonodig onderling gekoppelde kranen kunnen worden gebruikt.

20' De in bet toestel 3 geactiveerde lucbt, die in bet water van de bak 5 is verspreid, zal in deze bak aanwezig organiscb mater iaal aantasten. Daar de verspreider k nabij de bodem van de bak is opgesteld, zal naar de bodem gezonken organiscb materiaal worden opgewerveld, en derbalve voortdurend met de lucbt in aanraking 25 worden gebracbt.

Het water wordt voortdurend door de leiding 6 naar bet filter 8 afgevoerd, en wordt, na van overblijvend gesuspendeerd materiaal te zijn ontdaan, naar een van de ionenwisselaars ge-voerd, waarin opgeloste verontreinigingen, in bet bijzonder ammo-30 niak en dergelijke, worden verwijderd. Het bebandelde water wordt tenslotte naar de bak 5 teruggevoerd.

De andere ionenwisselaar, die niet voor bet verwijderen van opgeloste verontreinigingen wordt gebruikt, wordt met water, en in bet bijzonder zout water, geregenereerd, dat uit de bouder 35 18 afkomstig is, en dat, na door de voornoemde ionenwisselaar te zijn gevoerd, naar de bouder 18 wordt teruggevoerd. Het in deze gesloten kringloop rondgevoerde water wordt voortdurend aan de geactiveerde lucbt blootgesteld, die door bet toestel 20 wordt ge-leverd, zodat opgeloste verontreinigingen zoals ammoniak daardoor 8105134 λ - 8 - worden geoxydeerd. Hoewel in de bak 5 enige oxydatie van ammoniak kan optreden, zal de daarin ingevoerde geactiveerde lucht. in de eerste plaats worden gebruikt voor bet aantasten van gesuspendeerd organisch materiaal. Set vat 18 kan zodanig worden ontworpen, dat 5 de verblijftijd van bet water daarin voldoende is om ammoniak en dergelijke daaruit doeltreffend te verwijderen.

Zonodig kunnen tussenvaten in de leidingen 6, 9 en/of 14 worden opgenomen voor bet opnemen van te filteren of reeds ge-filterd water. De houders 5 βη Ίδ kunnen open of gesloten zijn, 10 docb in bet laatste geval moeten deze houders worden voorzien van middelen voor bet verwijderen van de lucbtovermaat, welke lucht.' weer naar de zuigzijde van de desbetreffende lucbtpomp kan worden teruggevoerd.

De uitvinding is niet tot bet bescbreven bijzondere 15 uitvoeringsvoorbeeld beperkt. Zo kan bijvoorbeeld het gedeelte, dat de onderdelen 16..21 omvat, afzonderlijk als een regenereer-inricbting voor een ionenwisselaar 11 worden gebruikt, die in een boofdketen van andere vorm is opgenomen, terwijl in bet afgebeelde stelsel de ionenwisselaar 11 kan worden weggelaten, wanneer geen 20 aanmerkelijke boeveelbeden ongewenst opgelost materiaal in bet te behandelen water aanwezig zijn.

8105134

Claims

2. Stelsel volgens conclusie 1, met bet keamerk, dat de bijkomende waterbebandelingsmiddelen filtermiddelen omvatten, die zijn ingericbt voor bet uit bet rondgevoerde water verwijde- ^ ren van gesuspendeerd materiaal. 20 3· Stelsel volgens conclusie 1 of 2, met bet keamerk, dat de bijkomende middelen gemeenschappelijk zijn aan een aantal waterbouders.
4· Stelsel volgens een van de coaclusies 1··3, met bet keamerk, dat de bijkomende middelen ionenwisselingsmiddelen 25 omvatten.
5· Stelsel volgens conclusie 4, met bet keamerk, dat de ionenwisselingsmiddelen in de rondvoerleiding zijn opgenomen, ea zijn ingericbt voor het verwijderen van opgelost materiaal uit bet rondgevoerde water, welke middelen voorts zijn verbonden met 30 toevoer- en afvoerleidingen voor bet reinigen en regenereren van bet daarin aanwezige ionenwisselingsmateriaal door middel van een wasvloeistof zoals water, en in bet bijzonder zout water.
6. Stelsel volgens conclusie 4, met bet keamerk, dat de ionenwisselingsmiddelen zijn opgenomen in een primair stelsel 35 voor bet verwijderen van opgelost materiaal uit een vloeistof, en dat de bouder en bijbeborende rondvoerleiding een secundair stelsel vormen voor bet periodiek regenereren van de ionenwisselingsmiddelen met water, dat in een althaas nagenoeg gesloten kringloop 8105134 - 10 - -r v v {·. door deze bouder en rondvoerleiding wordt rondgevoerd, waarbij de geactiveerde lucht wordt gebruikt voor iiet scheikundig aantastea van stoffen, die uit de ionenwisselingsmiddelen zijn verwijderd, teneinde bet aldus behaadelde water opnieuw voor bet regenereren 5 van deze middelen te kunnen gebruiken.
7· Stelsel volgens conclusie 5 of 6, gekenierkt door twee bouders, die elk van lucbtverspreidingsmiddelen en bijbebo-rende activeertoestellen zijn voorzien, waarbij de ene bouder wordt gebruikt voor een primaire bebandeling van h'et te bebandelen 10 water, en de andere is opgenomen in de regeneratieketen van een ionenwisselingsmiddel, dat in de rondvoerleiding van de eerste bouder is opgenomen. 810 5 1 34