DD244127A1 - Verfahren zur grobaufbereitung stark belasteter rohwaesser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Grobaufbereitung stark belasteter Rohwaesser unter Nutzung der Oberflaechenfiltration. Sie ist sowohl zur Grobreinigung bei der Aufbereitung von stark belastetem Oberflaechenwasser, wie auch zur Nachreinigung von kommunalem und industriellem Abwasser anwendbar. Ziel der Erfindung ist es, die Grobaufbereitung von belasteten Rohwaessern und die Nachbehandlung von Abwasser bei einer weitgehenden Einsparung an Flockungsmittel zu kompaktieren und zu intensivieren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Grobaufbereitung von belasteten Rohwaessern bzw. die Nachbehandlung von kommunalen oder industriellen Abwaessern durch Oberflaechenfiltration bei gleichzeitiger Minimierung des Flockungsmitteleinsatzes und des Schlammanfalls sowie der Verbesserung der Filtratguete bzw. gleichbleibender Filtratguete bei Verschlechterung der Rohwasserbeschaffenheit zu gewaehrleisten, ohne zusaetzliche Vorreinigungsstufen zu nutzen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest, indem in die obere Schicht des Filterbettes bis etwa 2-20 cm Tiefe zu Beginn eines Filtrationszyklus in Abhaengigkeit von der Rohwasserbeschaffenheit ein Flockungsmittel in einer einmaligen Dosis unter gleichzeitigem Energieeintrag mechanisch eingearbeitet wird. Mit den bis in die genannte Tiefe zwischen dem Filtermaterial gebildeten Flocken wird ein Flockenfilter lockerer Struktur ueber einem statischen Filter ausgebildet.

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von stark belasteten Rohwässern unter Nutzung der Oberflächenfiltration. Es ist sowohl zur Grobreinigung bei der Aufbereitung stark belasteter Oberflächenwasser, wie auch zur Nachreinigung von kommunalem und industriellem Abwasser anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Belastete Oberflächenwasser und Abwässer weisen im allgemeinen einen hohen Gehalt an Trübstoffen, partikulären Stoffen und Kolloiden, sowie an gelösten Nährstoffen, organischen, teilweise physiologisch bedenklichen Verbindungen und Schwermetallen auf. Ziel der Grobaufbereitung und der Nachreinigung von Abwasser ist es, einen möglichst großen Anteil dieser Substanzen zu entfernen und ein optisch klares, trübstofffreies Wasser zu erzeugen, daß einer weitergehenden Reinigung unterzogen werden kann.

Die Grobaufbereitung ist ein physikochemisches Verfahren, bei dem das Rohwasser geflockt, der Schlamm abgetrennt und das so behandelte Wasser filtriert wird. Die Nachbehandlung von Abwasser beruht auf dem gleichen Grundprinzip, wobei teilweise nur eine Filtration realisiert wird. Die erwähnte Flockung, Sedimentation und anschließende Filtration sind technologisch hochwirksam, jedoch gleichzeitig durch den hohen Flockungsmitteleinsatz und Schlammanfall sowie die Notwendigkeit einer mehrstufigen Technologie kosten- und energieaufwendig. Analog gilt das für die Abwasserbehandlung.

Aus diesem Grunde werden ständig Versuche unternommen, die Verfahrenskombination zu optimieren.

Die DD-PS 110612 beinhaltet eine Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten nach dem Prinzip der Röhrensedimentation, wobei durch besondere Anordnung und Gestaltung der Röhren, eine vorteilhafte Ein- und Auslauf gestaltung angestrebt wird. Neben der Einführung der Mehrschichtfiltration, wobei zwei Filterschichten unterschiedlicher Körnung und Dichte im Abwärtsstrom nacheinander durchflossen werden, stellen der Einsatz der Flockungsfiltration und der Sekundärflockungsfiltration weitere Optimierungslösungen dar.

Die Flockungsfiltration wird dabei dann eingesetzt, wenn die Belastung des Rohwassers begrenzt ist bzw. nur zeitweise auftritt.

Die Sekundärflockungsfiltration dient vor allem der Induzierung der Nachflockung des Restflockungsmittels nach einer Flockung

und Sedimentation. .

Gemäß DD-PS 119775 ist eine Einrichtung zur Grobaufbereitung von Wasser nach dem Prinzip der Sedimentationsflockung bekannt, wobei Fällung, Flockung und Sedimentation ohne zusätzlichen Energieaufwand in einen Reaktor erfolgt.

DE 3127570 beschreibt ein Verfahren zur Flockungsfiltration von Abwasser, wobei das Abwasser nach Ablauf der Fällungsreaktion mit einem porösem Filterschichtkörper behandelt wird. Hiermit wird eine schonende Flockenbehandlung und

eine Verlängerung der wartungsfreien Betriebsintervalle angestrebt. ' .

Die Patentanmeldung WP C 02 F/2565856 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung von Wasser, wobei die Flockung im Überstauraum eines Oberflächenfilters durchgeführt und der Flockenschlamm auf einer Filterschicht zurückgehalten wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Grobaufbereitung von belasteten Rohwässern und die Nachbehandlung von Abwasser bei einer weitgehenden Einsparung an Flockungsmittel zu kompaktieren und zu intensivieren. ,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Grobaufbereitung von belasteten Rohwässern bzw. die Nachbehandlung von kommunalen oder industriellen Abwässern durch Oberflächenfiltration bei gleichzeitiger Minimierung des Flockungsmitteleinsetzes und des Schlammanfalls sowie der Verbesserung der Filtratgüte bzw. gleichbleibender Filtratgüte bei Verschlechterung der Rohwasserbeschaffenheit zu gewährleisten, ohne zusätzliche Vorreinigungsstufen zu nutzen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem in die Obere Schicht des Filtermaterials eines Oberflächenfilters, bestehend aus feinem Filtersand bis in eine Tiefe ca. 2 bis 20 cm unter gleichzeitigem Eintrag mechanischer Energie in Abhängigkeit von der Rohwasserbeschaffenheit ein Flockungsmittel in einer einmaligen Dosis eingearbeitet wird.

Dabei ist der Energieeintrag und die Flockungsmitteldosis so hoch zu wählen, daß große Flocken entstehen. Die Flocken werden schonend zwischen dem Filtermaterial abgelagert.

Mit den bis in die genannte Tiefe zwischen dem Filtermaterial gebildeten Flocken wird ein Flockenfilter lockerer Struktur über einem statischen Filter ausgebildet.

Als Flockungsmittel werden Metallsalze und/oder organische Flockungsmittel eingesetzt.

Nach dem Einarbeiten des Flockungsmittels und der Ausbildung des Flockenbettes ist der Oberflächenfilter arbeitsbereit. Die Flockungsmittelzugabe wird eingestellt und die Filtration beginnt. Das Ende eines Filtration beginnt. Das Ende eines Filtrationszyklus wird in Abhängigkeit von der Filtrationsgeschwindigkeit festgelegt. Danach wird der Oberflächenfilter regeneriert, indem zuerst die Primärkolmationsschicht mit bekannten Mitteln mechanisch entfernt wird und danach das beiadene Flockenbett mechanisch vom Filtermaterial getrennt und ausgetragen wird. Der Oberflächenfilter kann dann für den nächsten Arbeitszyklus vorbereitet werden.

Beim Durchtritt des Rohwassers durch das Flockenbett werden größere Partikel mechanisch zurückgehalten und ausflockbare Verbindungen an den Flocken adsorbiert. Kleinere Partikel werden durch das darunterliegende Filtermaterialbett zurückgehalten. Durch die im Flockenbett eingelagerten Filtermaterialpartikel wird die lockere Struktur lange erhalten, so daß Filtrationszyklen von 24 bis 36 Stunden bei relativ hoher Belastung des Rohrwassers bei etwa gleichbleibender Filtrationsgeschwindigkeit erreicht werden.

Die durchschnittliche Filtrationsgeschwindigkeit ist dabei abhängig vom Grad der Sekundärkolmation in den unteren Schichten des Oberflächenfilters und wird aufwerte zwischen 0,1 bis ca. 1,0 m/h Arbeitszyklen von 24 bis 36h eingestellt.

Durch die Einbeziehung der Flockung in das Filterbett mit Filtermaterial feinster Körnung, können auch hochbelastete Rohwässer mit sehr guten Effekten bezüglich der Eliminierung von CSV-Mn, UV-Absorption bei 254mm, Trübung, Färbung, abfiltrierbaren Stoffen und BSB aufbereitet werden, wobei auf Grund des geringen Flockungsmitteleinsatzes gleichzeitig ein wesentlich verringerter Schlammanfall zu verzeichnen ist und der Schlamm hinsichtlich einer schadlosen Verwertung bessere Ausgangseigenschaften besitzt, wie ein Schlamm mit höherem Flockungsmittelanteil.

Durch die Einbeziehung des Filtersandes in die Flockenstruktur und die Wirkung des Sandes als Kondensationskern für die Flockenbildung wird die Temperaturabhängigkeit des Flockungsprozesses wesentlich herabgesetzt, so daß auch unter Winterbedingungen die Flockungswirkung gegenübeer den Wasserinhaltsstoffen erhalten bleibt und die notwendige Begrenzung der Filtrationsgeschwindigkeit vorrangig von der Viskosität des Wassers bei niedrigen Temperaturen und der bereits erwähnten Sekundärkolmation abhängig ist.

Ausführungsbeispiel

Die Pilotanlage eines Oberflächenlangsamfilters mit Kurztaktoberflächenreinigungsgerät wird mit einem stark belasteten Rohwasser beschickt. Das Aufbereitungsziel besteht in einer Filtratgüte, die der eines durch Flockung und Filtration vorbehandelten Wassers entspricht. In den Filtersand dw = 0,4 bis 0,6mm Schichthöhe 30cm wird mittels einer rotierenden, sich auf der Anlage vorwärts bewegenden Stabwalze gelöstes Aluminiumsulfat in die obere Filtersandschicht bis in dieTiefe von 14cm eingetragen. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Walze beträgt K = 25/min, die Fahrgeschwindigkeit V = 12-15m/h. Die Flockungsmittelmenge beträgt S bis 8g/m³ aufbereitetes Wasser. Im Vergleich dazu ist bei Einsatz der Flockung für ein vergleichbares Rohwasser eine Flockungsmitteldosis von 50 bis 80 g/m³ erforderlich. Die Einsparung an Flockungsmittel beträgt hier 90%. Der Schlammanfall reduziert sich entscheidend, wobei auf Grund des geringen Anteils an Aluminiumsulfat zusätzlich eine Verbesserung der Verwertbarkeit und der Entwässerbarkeit eintritt.

Im beschriebenen Beispiel beträgt der Filtrationszyklus 32 h bei einer durchschnittlichen Filtrationsgeschwindigkeit von 0,5 m/ h = 12m/d

Die durchschnittlichen Effekte bei der Aufbereitung betragen bei gleichem Rohwasser

Verfahrengem.	Flockung/	45-50		0 bei Grobaufbe
Erfindung	Sedimentation	20-30	reitung (nicht
	•	50-60	gleiches Rohwas
		65	ser)
50-55%	50-60
25-30%	.—
70-80%	70-90
75-85%	65-85
40-55%	30-50

CSV-Mn

Trübung

abfiltrierbareSt.

Damit ist das Verfahren geeignet, bei der Nutzung von belastetem Oberflächenwasser die Aufbereitung einschließlich Großaufbereitung auf Langsamsandfiltern oder Infiltrationsflächen zu ermöglichen, ohne daß ζ. B. bei Verschlechterung der Rohwasserbeschaffenheit bzw. erforderlichen Kapazitätserhöhung zusätzliche Grobaufbereitungsanlagen realisiert werden müßten. Gleichzeitig kann das Verfahren zur Intensivierung vorhandener Langsamsandfilter bzw. Infiltrationsanlagen bei gleichzeitiger Güteverbesserung genutzt werden.

Durch die Kombination von Flockung, Sedimentation und Filtration entfällt die dafür erforderliche mehrstufigeTechnologie, die verschiedene Bauwerke bzw. Reaktoren bedingt.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Grobaufbereitung stark belasteter Rohwässer durch die Kombination von Flockung und Oberflächenfiltration, gekennzeichnet dadurch, daß in die obere Schicht des Filterbettes bis ca. 2—20cm Tiefe zu Beginn eines Filtrationszyklusses in Abhängigkeit von der Rohwasserbeschaffenheit ein Flockungsmittel in einer einmaligen Dosis unter gleichzeitigem Energieeintrag mechanisch eingearbeitet wird, anschließend die Filtration über das vorbehandelte Filterbett erfolgt, bis die in bestimmten Grenzen festgelegte Filtrationsgeschwindigkeit unterschritten wird und danach mittels bekannter Methoden ohne Unterbrechung des Filtrationsbetriebes das Regenerieren der oberen Schicht des Filterbettes erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Flockungsmittel Metallsalze und/oder organische Flockungsmittel eingesetzt werden.