BE1025337B1

BE1025337B1 - Werkwijze en inrichting voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water

Info

Publication number: BE1025337B1
Application number: BE2017/5971A
Authority: BE
Inventors: Werner PYCKE
Original assignee: Top Bronnen Nv
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-01-24

Abstract

De uitvinding betreft een werkwijze voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water, omvattende de stappen van: ‒ het transporteren van water omvattende gehalten van ijzer en mangaan tot binnen een in hoofdzaak gesloten beluchtingskamer (7); ‒ het toedienen van een luchtstroom binnen de beluchtingskamer (7), aldus verkrijgende oxidatie van het ijzer en mangaan met vorming van ijzer- en mangaanoxide; en ‒ het transporteren van het water uit de beluchtingskamer (7) en het afscheiden van het gevormde ijzer- en mangaanoxide uit het water, aldus verkrijgende water met een verlaagd ijzer- en mangaangehalte; waarbij het water verneveld wordt bij het transport van het water binnen de beluchtingskamer (7). Daarnaast betreft de uitvinding een inrichting voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water, en een gebruik van een inrichting volgens de uitvinding in een werkwijze volgens de uitvinding.

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET VERWIJDEREN VAN IJZER EN

MANGAAN UIT WATER

TECHNISCH DOMEI N

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water volgens de aanhef van conclusie 1 en op een inrichting voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water volgens de aanhef van conclusie 8.

STAND DER TECHNI EK

Beluchting van vloeistoffen is vereist in tal van industriële processen. Bijvoorbeeld bij waterbehandeling wordt het proces van oxidatie toegepast om ijzer en mangaan uit water te verwijderen. Oxidatie transformeert ijzer in ijzeroxide (FeO) en lokt een verdere reactie uit met water om zo een precipitaat van ijzer(l I l)oxide (Fe₂O₃), ook wel rood ijzeroxide genoemd, te vormen. Bovendien vormt oxidatie van mangaan mangaandioxide (MnO₂), een katalysator die gebruikt wordt om ijzer en mangaan in hun respectievelijke oxiden te oxideren. Precipitaten van ijzer(l I l)oxide en mangaandioxide worden vervolgens gevangen in een filtermedium en verwijderd uit het water.

De efficiëntie van waterbehandeling voor verwijdering van ijzer en mangaan is daarom afhankelijk van de hoeveelheid zuurstof die het water kan absorberen. Gekende werkwijzen en inrichtingen voor waterbehandeling schieten vaak te kort in maatregelen om een efficiënte absorptie van zuurstof door het water te bewerkstelligen, met een onvolledige verwijdering van ijzer en mangaan en/of een overmatig langdurige waterbehandeling met overmatig energieverbruik als gevolg.

De huidige uitvinding beoogt minstens een oplossing te vinden voor enkele van bovenvermelde problemen.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

In een eerste aspect betreft de huidige uitvinding een werkwijze volgens conclusie

1.

BE2017/5971

De maatregel van het vernevelen van het water zorgt voor transport van het water onder de vorm van waterdruppels. Dit zorgt voor een vergroting van het oppervlaktegebied van het water. Hierdoor is dus een beter contact mogelijk tussen zuurstof aanwezig in de toegediende luchtstroom en het water, wat de oplossing van zuurstof in het water en bijgevolg oxidatie van het ijzer en mangaan in het water met vorming van ijzer- en mangaanoxide bevordert, welke oxiden nadien als een neerslag eenvoudig afgescheiden kunnen worden uit het water. De efficiëntieverhoging van de oxidatie van ijzer en mangaan in het water door het vernevelen van dit water zorgt, na latere afscheiding van de gevormde oxiden, voor een vlotte en adequate verwijdering van ijzer en mangaan uit water. Door genoemde efficiënte oxidatie wordt energieverbruik bovendien tot het minimum beperkt.

Voorkeursvormen van de werkwijze worden weergegeven in de conclusies 2 tot en met 7.

In een tweede aspect betreft de huidige uitvinding een inrichting volgens conclusie 8.

De maatregel van een aangebrachte sproeikop binnen de beluchtingskamer zorgt ervoor dat het te oxideren water, ter oxidatie van ijzer en mangaan uit het water met vorming van ijzer- en mangaan, onder de vorm van druppels verneveld kan worden binnen de beluchtingskamer. Dit zorgt voor een vergroting van het oppervlaktegebied van het water. Hierdoor is dus in de beluchtingskamer een beter contact mogelijk tussen zuurstof aanwezig in een toegediende luchtstroom en het water, wat de oplossing van zuurstof in het water en bijgevolg de oxidatie van het ijzer en mangaan in het water met vorming van ijzer- en mangaanoxide bevordert, welke oxiden nadien als een neerslag eenvoudig afgescheiden kunnen worden uit het water middels minstens een scheidingsmiddel. De efficiëntieverhoging van de oxidatie van ijzer en mangaan in het water door het vernevelen van dit water zorgt, na latere afscheiding van de gevormde oxiden, voor een vlotte en adequate verwijdering van ijzer en mangaan uit water. Door genoemde efficiënte oxidatie wordt energieverbruik bovendien tot het minimum beperkt.

Voorkeursvormen van de inrichting worden beschreven in de volgconclusies 9 tot en met 15.

BE2017/5971

In een derde aspect betreft de huidige uitvinding een gebruik van een inrichting volgens het tweede aspect van de huidige uitvinding in een werkwijze volgens het eerste aspect van de huidige uitvinding, volgens conclusie 16.

BESCHRI JVI NG VAN DE Fl GUREN

Fig. 1 toont een schematische voorstelling van een inrichting voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water, volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding.

GEDETAI LLEERDE BESCHRI JVI NG

Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.

De term “bronwater”, zoals gebruikt in deze tekst, dient te worden begrepen als water bedoeld voor menselijke consumptie dat gewonnen wordt uit een onderaardse bron.

De term “mineraalwater”, zoals gebruikt in deze tekst, dient te worden begrepen als drinkbaar water dat gewonnen is uit een onderaardse laag en ook een officiële erkenning verkregen heeft van een overheid van het grondgebied waar de onderaardse laag gelegen is, zoals bijvoorbeeld de Belgische federale overheid.

De term “ijzeroxide”, zoals gebruikt in deze tekst, kan worden begrepen als een geoxideerde vorm van ijzer die een neerslag vormt, en kan bij voorkeur worden begrepen als ijzer(111)oxide (Fe₂O₃), ook wel rood ijzeroxide genoemd.

De term “mangaanoxide”, zoals gebruikt in deze tekst, kan worden begrepen als een geoxideerde vorm van mangaan die een neerslag vormt, en kan bij voorkeur worden begrepen als mangaandioxide (MnO₂).

De term “bottelklaar”, zoals gebruikt in deze tekst, dient te worden begrepen als het benoemen van een toestand van water waarin de samenstelling van het water aan bepaalde vooropgestelde voorwaarden voldoet om vervolgens in containers,

BE2017/5971 zoals flessen, gevuld of “gebotteld” te worden en als zodanig aan consumenten aangeboden te worden als drinkbaar water.

In een eerste aspect betreft de uitvinding een werkwijze voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water, omvattende de stappen van:

- het transporteren van water omvattende gehalten van ijzer en mangaan tot binnen een in hoofdzaak gesloten beluchtingskamer;

- het toedienen van een luchtstroom binnen de beluchtingskamer, aldus verkrijgende oxidatie van het ijzer en mangaan met vorming van ijzer- en mangaanoxide; en

- het transporteren van het water uit de beluchtingskamer en het afscheiden van het gevormde ijzer- en mangaanoxide uit het water, aldus verkrijgende water met een verlaagd ijzer- en mangaangehalte;

waarbij het water verneveld wordt bij het transport van het water binnen de beluchtingskamer.

De maatregel van het vernevelen van het water zorgt voor transport van het water onder de vorm van waterdruppels. Dit zorgt voor een vergroting van het oppervlaktegebied van het water. Hierdoor is dus een beter contact mogelijk tussen zuurstof aanwezig in de toegediende luchtstroom en het water, wat de oplossing van zuurstof in het water en bijgevolg de oxidatie van het ijzer en mangaan in het water met vorming van ijzer- en mangaanoxide bevordert, welke oxiden nadien als een neerslag eenvoudig afgescheiden kunnen worden uit het water. De efficiëntieverhoging van de oxidatie van ijzer en mangaan in het water door het vernevelen van dit water zorgt, na latere afscheiding van de gevormde oxiden, voor een vlotte en adequate verwijdering van ijzer en mangaan uit water. Door genoemde efficiënte oxidatie wordt energieverbruik bovendien tot het minimum beperkt. De maatregel van het vernevelen van het water is niet voor de hand liggend te noemen voor een vakman bekwaam in de stand der techniek. Een dergelijke vakman zou immers eerder opteren voor meer ingewikkelde opties om de verwijdering van ijzer en mangaan uit water te verbeteren, zoals het aanwenden van chemicaliën, die onnodig grondstoffengebruik en/of hoge energiekosten met zich meebrengen.

Voorkeur dragende uitvoeringsvormen van water waaruit ijzer en mangaan verwijderd wordt middels de werkwijze volgens het eerste aspect van de huidige

BE2017/5971 uitvinding betreffen mineraalwater en bronwater, en het meest bij voorkeur bronwater.

Het verwijderen van ijzer en mangaan uit het water kan gebruikt worden om het water bottelklaar te maken voor latere menselijke consumptie.

Volgens voorkeur dragende uitvoeringsvormen wordt minstens 60%, meer bij voorkeur minstens 70%, nog meer bij voorkeur minstens 80%, nog meer bij voorkeur minstens 85% en zelfs nog meer bij voorkeur minstens 90% van het ijzer- en/of mangaangehalte van een te oxideren water verwijderd uit het water middels een werkwijze volgens het eerste aspect van de huidige uitvinding.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm wordt het water verneveld in druppels met een druppelgrootte van 200 tot 500 μm, meer bij voorkeur van 250 tot 450 μm en nog meer bij voorkeur van 300 tot 400 μm. Dergelijke druppelgrootten zijn klein genoeg om het oppervlaktegebied van het water voldoende te vergroten om zo een voldoende contact tussen zuurstof aanwezig in de toegediende luchtstroom en het in druppels vernevelde water te verkrijgen.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm is een druppelverspreiding van het water bij het vernevelen van het water zodanig dat het gebied waarover het water verneveld wordt minstens 60%, meer bij voorkeur minstens 70%, nog meer bij voorkeur minstens 80%, nog meer bij voorkeur minstens 85% en zelfs nog meer bij voorkeur minstens 90% inneemt van een dwarssectie van de beluchtingskamer die loodrecht georiënteerd is ten opzichte van een staande richting volgens welke de beluchtingskamer in gebruik opgesteld is. Zodanig wordt een zeer verspreide verdeling van waterdruppels binnen de beluchtingskamer verkregen, hetgeen zeer gewenst is voor een voldoende contact tussen zuurstof aanwezig in de toegediende luchtstroom en het in druppels vernevelde water.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm wordt het water volgens een debiet van 0,1 tot 3 m³ per uur, meer bij voorkeur van 0,15 tot 2,5 m³ per uur en nog meer bij voorkeur van 0,18 tot 2,1 m³ per uur doorheen de beluchtingskamer getransporteerd. Dergelijk debiet is groot genoeg om een voldoende vlotte doorstroming van het water doorheen de beluchtingskamer mogelijk te maken en ook niet zo groot dat het contact tussen het in druppels vernevelde water en zuurstof aanwezig in de toegediende lucht onvoldoende zou zijn. Ook is dergelijk

BE2017/5971 debiet ideaal geschikt om doorheen een sproeikop voor het vernevelen van water, wanneer opgesteld binnen de beluchtingskamer, water met een gewenste opgebouwde druk te kunnen vernevelen.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm wordt een voortdurende luchtverschuiving binnen de beluchtingskamer bewerkstelligd tijdens het toedienen van een luchtstroom binnen de beluchtingskamer. Een voortdurende luchtverschuiving is door de verplaatsing van de luchtstroom zeer bevorderlijk voor het contact tussen zuurstof in de toegediende luchtstroom en water verneveld in de beluchtingskamer. Bij voorkeur wordt de luchtstroom ook voortdurend uit de beluchtingskamer weggevoerd zodat ook een voortdurende verversing van de luchtstroom verkregen wordt. Een voortdurende luchtverschuiving kan bijvoorbeeld mogelijk gemaakt worden door het voorzien van een bekend gasafscheidingsventiel in een wand van de beluchtingskamer.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm wordt de beluchtingskamer onder verhoogde druk geplaatst. Met verhoogde druk wordt een drukniveau hoger dan atmosfeerdruk verstaan. Het is gekend dat bij een verhoogde druk de oplosbaarheid van gassen, waaronder zuurstof, in een vloeistof, zoals water, verhoogd wordt. Het plaatsen van de beluchtingskamer onder verhoogde druk zorgt daardoor voor een betere oplossing van zuurstof in het water, zodat de oxidatie van ijzer en mangaan in het water tot ijzer- en mangaanoxide bevorderd wordt.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm wordt het gevormde ijzermangaanoxide uit het water afgescheiden door middel van filtratie. Hierdoor kan op efficiënte wijze een afscheiding worden gerealiseerd, waarbij het gebruik van bezinkbekkens, of minstens grote bezinkbekkens overbodig wordt, wat bijdraagt tot een optimalisatie bij kleinschalige toepassingen.

In een tweede aspect betreft de uitvinding een inrichting voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water, omvattende een in hoofdzaak gesloten beluchtingskamer, geschikt om water omvattende gehalten van ijzer en mangaan te oxideren met vorming van ijzer- en mangaanoxide, minstens een aanbrengmiddel om een luchtstroom in de beluchtingskamer toe te dienen en minstens een scheidingsmiddel om het gevormde ijzer- en mangaanoxide uit het water af te scheiden, de beluchtingskamer omvattende een eerste ingang voor het ontvangen van te oxideren water, een eerste uitgang voor het afvoeren van het

BE2017/5971 water omvattende gevormd ijzer- en mangaanoxide, een tweede ingang voor het ontvangen van een aangebrachte luchtstroom en een tweede uitgang voor het afvoeren van de luchtstroom, waarbij een sproeikop binnen de beluchtingskamer aangebracht, welke sproeikop een eerste zijde omvat die ingericht is voor het ontvangen van het te oxideren water via de eerste ingang en een tweede zijde omvat die geschikt is om het te oxideren water onder de vorm van druppels te vernevelen binnen de beluchtingskamer.

De maatregel van een aangebrachte sproeikop binnen de beluchtingskamer zorgt ervoor dat het te oxideren water, ter oxidatie van ijzer en mangaan uit het water met vorming van ijzer- en mangaan, onder de vorm van druppels verneveld kan worden binnen de beluchtingskamer. Dit zorgt voor een vergroting van het oppervlaktegebied van het water. Hierdoor is dus in de beluchtingskamer een beter contact mogelijk tussen zuurstof aanwezig in een toegediende luchtstroom en het water, wat de oplossing van zuurstof in het water en bijgevolg de oxidatie van het ijzer en mangaan in het water met vorming van ijzer- en mangaanoxide bevordert, welke oxiden nadien als een neerslag eenvoudig afgescheiden kunnen worden uit het water middels minstens een scheidingsmiddel. De efficiëntieverhoging van de oxidatie van ijzer en mangaan in het water door het vernevelen van dit water zorgt, na latere afscheiding van de gevormde oxiden, voor een vlotte en adequate verwijdering van ijzer en mangaan uit water. Door genoemde efficiënte oxidatie wordt energieverbruik bovendien tot het minimum beperkt. De maatregel van het aanbrengen van een sproeikop voor het vernevelen van het te oxideren water onder de vorm van druppels is niet voor de hand liggend te noemen voor een vakman bekwaam in de stand der techniek. Een dergelijke vakman zou immers eerder opteren voor meer ingewikkelde opties om de verwijdering van ijzer en mangaan uit water te verbeteren, zoals het aanwenden van chemicaliën, die onnodig grondstoffengebruik en/of hoge energiekosten met zich meebrengen.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm is de beluchtingskamer in gebruik volgens een staande richting opgesteld, langs welke staande richting en centraal in de beluchtingskamer zich een centrale longitudinale as uitstrekt, langs welke as de sproeikop geplaatst is. Dergelijke centrale plaatsing van de sproeikop heeft als voordeel dat bij het vernevelen van het water middels de sproeikop de druppels over een zo groot mogelijk gebied volgens een dwarsrichting loodrecht op genoemde staande richting binnen de beluchtingskamer verspreid kunnen worden. Omwille van dezelfde reden is genoemde sproeikop bij voorkeur volgens genoemde

BE2017/5971 centrale longitudinale as ook zo dicht mogelijk geplaatst bij genoemde eerste ingang voor het ontvangen van te oxideren water.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm omvat de sproeikop ter hoogte van zijn tweede zijde een sproeilichaam met een sproeilichaamuitlaat, waarbij genoemde sproeilichaamuitlaat gedefinieerd wordt door een spuitstuk voor het richten van te oxideren water onder druk binnen de beluchtingskamer, zodat een primaire waterstroom verkregen wordt die zich uitstrekt volgens een hoofdzakelijk longitudinale as, en waarbij de sproeikop een roteerbare verspreider omvat die op de sproeilichaamuitlaat gemonteerd is voor rotationele beweging rond een hoofdzakelijk longitudinale rotationele as ten opzichte van genoemd sproeilichaam in tegemoet tredende relatie ten opzichte van genoemde primaire stroom gericht vanuit genoemd spuitstuk, waarbij de primaire stroom door contact met de roteerbare verspreider opgedeeld wordt in een veelvoud van dwarsgeoriënteerde afzonderlijke waterstromen. Dergelijke uitvoeringsvorm van de sproeikop heeft als voordeel dat een homogene druppelgrootte en druppelverdeling van water verkregen kan worden en dat deze druppelgrootte en druppelverdeling eenvoudig te wijzigen is door de draaisnelheid van genoemde roteerbare verspreider te wijzigen. Bij voorkeur is genoemde roteerbare verspreider schijfvormig uitgevoerd. Druppelgrootte en druppelverdeling kunnen verder gevarieerd worden door de vormgeving van de roteerbare verspreider naar wens aan te passen.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm is genoemde tweede zijde van de sproeikop van perforaties voorzien is. Bij voorkeur zijn deze perforaties gelijkmatig verdeeld overheen genoemde tweede zijde. Door de grootte van de perforaties te variëren kan de druppelgrootte van te oxideren water eenvoudig aangepast worden. Door de verspreiding van de perforaties overheen genoemde tweede zijde van de sproeikop te variëren kan de verspreiding van waterdruppels van te oxideren water eenvoudig gevarieerd worden. Het voorzien van perforaties is bijgevolg een eenvoudige en veelzijdige manier om het vernevelen van water in druppels naar wens te kunnen instellen.

Volgens voorkeur dragende uitvoeringsvormen is genoemde sproeikop uitgevoerd als een sproeikop zoals gekend in het technische veld van het besproeien van landbouwvelden met water of vloeibare meststoffen. Door een duidelijk verschillende toepassing, namelijk het besproeien van een veld of het vernevelen van water voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit het water, is het gebruik

BE2017/5971 van een sproeikop zoals gekend voor landbouw-technische toepassingen in de toepassing voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water zeker niet voor de hand liggend te noemen.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm is genoemde tweede uitgang voorzien van een gasafscheidingsventiel. Een dergelijke ventiel is gekend om bij het bereiken van een vooropgesteld drukniveau lucht en in de lucht aanwezige gassen te laten ontsnappen langsheen het ventiel naar een omgeving. Alle geschikte gasafscheidingsventielen zoals gekend in de stand der techniek kunnen worden aangewend, zoals bijvoorbeeld een gasafscheidingsventiel omvattende een kogel die ondersteund wordt door een veer die op zijn beurt tegen een steun geplaatst is, waarbij de kogel in contact met genoemde tweede uitgang geplaatst wordt, en waarbij bij het overschrijden van een bepaald drukniveau de kracht van de veer overwonnen wordt zodat lucht uit het beluchtingsvat kan ontsnappen. Een gasafscheidingsventiel is zeer geschikt om bij te dragen tot een voortdurende luchtverschuiving binnen de beluchtingskamer. Een voortdurende luchtverschuiving is door de verplaatsing van de luchtstroom zeer bevorderlijk voor het contact tussen zuurstof in de toegediende luchtstroom en water verneveld in de beluchtingskamer.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm is binnen de beluchtingskamer minstens een stortplank voorzien. Bij voorkeur is een dergelijke stortplank georiënteerd volgens een dwarsrichting loodrecht op een staande richting waarlangs de beluchtingskamer in bedrijf opgesteld is. Op genoemde stortplank spatten genoemde druppels, waardoor nog een verdere druppelverdeling en verspreiding van water en een nog betere oplossing van zuurstof uit de luchtstroom in het te oxideren water mogelijk is. Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm zijn een aantal naar buiten aflopende stortplanken binnen de beluchtingskamer voorzien. In genoemde dwarsrichting steekt hierbij een lager gelegen stortplank uit ten opzicht van de omtrek van een hoger gelegen plank, zodat waterdruppels van plank naar plank spatten, en door de steeds groter wordende omtrek van de planken zal het water zich telkens in steeds fijner wordende druppels verspreiden. Dit komt de oplosbaarheid van zuurstof uit de luchtstroom in het te oxideren water ten goede.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm is een zandfilter geselecteerd als genoemde scheidingsmiddel om het gevormde ijzer- en mangaanoxide uit het

BE2017/5971 water af te scheiden. Zandfilters zijn gekend en zeer geschikt voor het scheiden van een neerslag, zoals een neerslag van gevormd ijzer- en mangaanoxide, uit water. Bijkomend of alternatief kunnen één of meerdere andere geschikte scheidingsmiddelen zoals gekend in de stand der techniek worden aangewend.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm is het minstens een aanbrengmiddel om een luchtstroom in de beluchtingskamer toe te dienen geschikt om deze luchtstroom geforceerd in de beluchtingskamer toe te dienen. Dit is van belang voor een goede luchtverplaatsing binnen de beluchtingskamer, hetgeen een goede oplossing van in lucht aanwezige zuurstof in de waterdruppels ten goede komt. Een niet-limiterend voorbeeld van een geschikt aanbrengmiddel is een luchtpomp.

In een derde aspect betreft de uitvinding een gebruik van een inrichting volgens het tweede aspect van de huidige uitvinding in een werkwijze volgens het eerste aspect van de huidige uitvinding. Overeenkomstig worden alle technische verwezenlijkingen en positieve kenmerken van een inrichting volgens het tweede aspect van de huidige uitvinding gecombineerd met deze van een werkwijze volgens het eerste aspect van de huidige uitvinding.

In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven aan de hand van een niet-limiterend voorbeeld of een niet-limiterende figuur die de uitvinding illustreren, en die niet bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.

VOORBEELDEN

VOORBEELD 1

Voorbeeld 1 betreft een werkwijze en een inrichting voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water, volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding.

Om Voorbeeld 1 beter te illustreren wordt verwezen naar Fig. 1. Fig. 1 toont een schematische voorstelling van een inrichting voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water, volgens uitvoeringsvormen van de huidige uitvinding.

BE2017/5971

Middels een pomp 2 wordt bronwater uit een onderaardse bron opgepompt en ontvangen in een reservoir 1. Vanuit dit reservoir 1 wordt het bronwater middels een leiding 3 aan een aanzuigzijde van een pomp 4 en middels de pomp 4 verder gepompt naar een leiding 5 aan een perszijde van de pomp 4. Laatstgenoemde leiding 5 strekt zich doorheen een eerste ingang 10 van een beluchtingskamer 7 uit binnen deze beluchtingskamer 7.

Via laatstgenoemde leiding 5 stroomt het bronwater in de beluchtingskamer 7 en naar een eerste zijde 26 van een sproeikop 11, welke eerste zijde 26 ingericht is om het bronwater te ontvangen. Doorheen de sproeikop 11 kan vervolgens het bronwater verder stromen naar een tweede zijde 27 van de sproeikop 11, tegenover genoemde eerste zijde 26 gelegen, langs welke tweede zijde 27 het water verneveld kan worden binnen de beluchtingskamer 7. Middels een luchtpomp 8 wordt volgens een luchtleiding 9 in verbinding met een tweede ingang 29 een luchtstroom geforceerd toegediend binnen de beluchtingskamer 7.

Het vernevelen van het bronwater middels de sproeikop 11 zorgt voor transport van het bronwater onder de vorm van waterdruppels. Dit zorgt voor een vergroting van het oppervlaktegebied van het water. Hierdoor is dus een beter contact mogelijk tussen zuurstof aanwezig in de toegediende luchtstroom en het water, wat de oplossing van zuurstof in het water en bijgevolg oxidatie van ijzer en mangaan in het water met vorming van ijzer- en mangaanoxide bevordert, welke oxiden nadien als een neerslag eenvoudig afgescheiden kunnen worden uit het water. De efficiëntieverhoging van de oxidatie van ijzer en mangaan in het water door het vernevelen van dit water zorgt, na latere afscheiding van de gevormde oxiden, voor een vlotte en adequate verwijdering van ijzer en mangaan uit water. Door genoemde efficiënte oxidatie wordt energieverbruik bovendien tot het minimum beperkt.

Bronwater omvattende gevormd ijzer- en mangaanoxide, welk ijzeroxide en mangaanoxide een neerslag vormen, wordt vervolgens via een eerste uitgang 28 uit de beluchtingskamer 7 getransporteerd, en dit via een uitgaande leiding 12 in verbinding met genoemde uitgang 28. Middels laatstgenoemde leiding 12, aan een aanzuigzijde van een pomp 14, en middels de pomp 14 wordt het bronwater verder gepompt naar een leiding 15 die het water vervoert naar een zandfilter 16 voor het afscheiden van het gevormde ijzer- en mangaanoxide uit het bronwater. Uiteindelijk kan het bronwater waaruit ijzer en mangaan verwijderd zijn, oftewel

BE2017/5971 het bronwater met verlaagd ijzer- en mangaangehalte, middels een leiding 17 aan een aanzuigzijde van een pomp 18 en middels de pomp 18 verder getransporteerd worden naar een leiding 19 aan een perszijde van de pomp 18, langsheen welke leiding 19 het bronwater verder gedistribueerd wordt.

De beluchtingskamer 7 is volgens een staande richting opgesteld, langs welke staande richting en centraal in de beluchtingskamer 7 zich een centrale longitudinale as 25 uitstrekt, langs welke as de sproeikop 11 geplaatst is. Dergelijke centrale plaatsing van de sproeikop 11 heeft als voordeel dat bij het vernevelen van het water middels de sproeikop 11 de druppels over een zo groot mogelijk gebied volgens een dwarsrichting loodrecht op genoemde staande richting binnen de beluchtingskamer 7 verspreid kunnen worden. Omwille van dezelfde reden is genoemde sproeikop 11 volgens genoemde centrale longitudinale as 25 ook dicht geplaatst bij genoemde eerste ingang 10 voor het ontvangen van te oxideren bronwater.

Via een tweede uitgang 30 kan de luchtstroom uit de beluchtingskamer 7 worden afgevoerd. Dit heeft als voordeel dat een voortdurende luchtverschuiving binnen de beluchtingskamer 7 bewerkstelligd kan worden tijdens het toedienen van een luchtstroom binnen de beluchtingskamer 7. Een voortdurende luchtverschuiving is door de verplaatsing van de luchtstroom zeer bevorderlijk voor het contact tussen zuurstof in de toegediende luchtstroom en bronwater verneveld in de beluchtingskamer 7. Voor het controleren van deze voortdurende luchtverschuiving omvat de inrichting volgens Voorbeeld 1 een gasafscheidingsventiel 24 op het uiteinde van een leiding 13 die in verbinding staat met genoemde tweede uitgang 30. Genoemd gasafscheidingsventiel 24 zal bij het bereiken van een vooropgesteld drukniveau lucht en in de lucht aanwezige gassen laten ontsnappen langsheen het ventiel 24 naar een omgeving buiten de beluchtingskamer 7. Het gasafscheidingsventiel 24 omvat een kogel 21 die ondersteund wordt door een veer 22 die op zijn beurt tegen een steun 23 geplaatst is, waarbij de kogel 21 in contact staat met een aan genoemd uiteinde van laatstgenoemde leiding 13 gelegen verbreding 20, en waarbij bij het overschrijden van een bepaald drukniveau de kracht van de veer 22 overwonnen wordt zodat lucht uit het beluchtingsvat 7 kan ontsnappen.

Claims

CONCLUSIES

1. Werkwijze voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water, omvattende de stappen van:

- het transporteren van water omvattende gehalten van ijzer en mangaan tot binnen een in hoofdzaak gesloten beluchtingskamer (7);

- het toedienen van een luchtstroom binnen de beluchtingskamer (7), aldus verkrijgende oxidatie van het ijzer en mangaan met vorming van ijzer- en mangaanoxide; en

- het transporteren van het water uit de beluchtingskamer (7) en het afscheiden van het gevormde ijzer- en mangaanoxide uit het water, aldus verkrijgende water met een verlaagd ijzer- en mangaangehalte;

met het kenmerk, dat het water verneveld wordt bij het transport van het water binnen de beluchtingskamer (7) en dat het water verneveld wordt in druppels met een druppelgrootte van 200 tot 500 μm.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij een druppelverspreiding van het water bij het vernevelen van het water zodanig is dat het gebied waarover het water verneveld wordt minstens 60% inneemt van een dwarssectie van de beluchtingskamer (7) die loodrecht georiënteerd is ten opzichte van een staande richting volgens welke de beluchtingskamer (7) in gebruik opgesteld is.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het water volgens een debiet van 0,1 tot 3 m³ per uur doorheen de beluchtingskamer (7) getransporteerd wordt.
4. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 3, waarbij een voortdurende luchtverschuiving binnen de beluchtingskamer (7) wordt bewerkstelligd tijdens het toedienen van een luchtstroom binnen de beluchtingskamer (7).
5. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 4, waarbij de beluchtingskamer (7) onder verhoogde druk geplaatst wordt.
6. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 5, waarbij het gevormde ijzeren mangaanoxide uit het water afgescheiden worden door middel van filtratie.
7. Inrichting voor het verwijderen van ijzer en mangaan uit water, omvattende een in hoofdzaak gesloten beluchtingskamer (7), geschikt om water omvattende gehalten van ijzer en mangaan te oxideren met vorming van ijzer- en mangaanoxide, minstens een aanbrengmiddel (8) om een luchtstroom in de beluchtingskamer (7) toe te dienen en minstens een

B E2017/5971 scheidingsmiddel (16) om het gevormde ijzer- en mangaanoxide uit het water af te scheiden, de beluchtingskamer (7) omvattende een eerste ingang (10) voor het ontvangen van te oxideren water, een eerste uitgang (28) voor het afvoeren van het water omvattende gevormd ijzer- en mangaanoxide, een tweede ingang (29) voor het ontvangen van een aangebrachte luchtstroom en een tweede uitgang (30) voor het afvoeren van de luchtstroom, met het kenmerk, dat een sproeikop (11) binnen de beluchtingskamer (7) aangebracht, welke sproeikop (11) een eerste zijde (26) omvat die ingericht is voor het ontvangen van het te oxideren water via de eerste ingang (10) en een tweede zijde (27) omvat die geschikt is om het te oxideren water onder de vorm van druppels te vernevelen binnen de beluchtingskamer (7), en dat een zandfilter geselecteerd is als genoemde scheidingsmiddel (16) om het gevormde ijzer- en mangaanoxide uit het water af te scheiden.
8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij de beluchtingskamer (7) in gebruik volgens een staande richting opgesteld is, langs welke staande richting en centraal in de beluchtingskamer (7) zich een centrale longitudinale as (25) uitstrekt, langs welke as (25) de sproeikop (11) geplaatst is.
9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, waarbij de sproeikop (11) ter hoogte van zijn tweede zijde een sproeilichaam omvat met een sproeilichaamuitlaat, waarbij genoemde sproeilichaamuitlaat gedefinieerd wordt door een spuitstuk voor het richten van te oxideren water onder druk binnen de beluchtingskamer (7), zodat een primaire waterstroom verkregen wordt die zich uitstrekt volgens een hoofdzakelijk longitudinale as, en waarbij de sproeikop (11) een roteerbare verspreider omvat die op de sproeilichaamuitlaat gemonteerd is voor rotationele beweging rond een hoofdzakelijk longitudinale rotationele as ten opzichte van genoemd sproeilichaam in tegemoet tredende relatie ten opzichte van genoemde primaire stroom gericht vanuit genoemd spuitstuk, waarbij de primaire stroom door contact met de roteerbare verspreider opgedeeld wordt in een veelvoud van dwarsgeoriënteerde afzonderlijke waterstromen.
10. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, waarbij genoemde tweede zijde (27) van de sproeikop (11) van perforaties voorzien is.
11. Inrichting volgens één der conclusies 7 tot 10, waarbij genoemde tweede uitgang (30) voorzien is van een gasafscheidingsventiel (24).
12. Inrichting volgens één der conclusies 7 tot 11, waarbij binnen de beluchtingskamer (7) minstens een stortplank voorzien is.

BE2017/5971
13. Inrichting volgens conclusie 12, waarbij een aantal naar buiten aflopende stortplanken binnen de beluchtingskamer (7) voorzien zijn.
14. Gebruik van een inrichting volgens één der conclusies 7 tot 13 in een werkwijze volgens één der conclusies 1 tot 6.