DE10118940A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von feststoff- und mikroorganismenfreiem Trink- und Brauchwasser aus Frisch- oder Abwasser - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von feststoff- und mikroorganismenfreiem Trink- und Brauchwasser aus Frisch- oder AbwasserInfo
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Abstract
Stand der Technik DOLLAR A Die bekannten Verfahren zur Trink- und Brauchwassererzeugung trennen die natürlich vorhandenen oder chemisch-physikalisch erzeugten Feststoffe mittels Dichtetrennung in Absetz- oder Flotationsanlagen mit anschließender Endfiltration über Flächenfilter ab. DOLLAR A Eine vollständige Abtrennung der erzeugten Feststoffe und von Mikroorganismen ist hierdurch nicht möglich. DOLLAR A Lösung zur weitergehenden Feststoff- und Mikroorganismenabtrennung DOLLAR A Diese Aufgabe wird bei dem neuen Verfahren dadurch gelöst, dass die chemisch-physikalische Umsetzung mittels eines Misch- und Reaktionsbehälters mit anschließender Flockulationsstufe ausgeführt wird und die vollständige Abtrennung der Feststoffe durch eine Flotationsanlage mit integrierter Ultrafiltrationseinheit vorgenommen wird. Hierdurch lassen sich ein hygienisch unbedenkliches von allen ungelösten Feststoffen befreites Trink- und Brauchwasser erzeugen, welches bei den bekannten Verfahren nicht erreicht wird. DOLLAR A Anwendungsgebiete DOLLAR A Die Erfindung ist dazu geeignet, aus Frisch- und Abwasser ein hygienisch einwandfreies Trink- und Brauchwasser zu erzeugen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur chemisch-physikalischen Behandlung
von verunreinigtem Frisch- und Abwasserwasser, bei welchem die störenden Wasser
inhaltsstoffe, die sowohl aus anorganischen als auch mikrobiologischen Stoffen, wie
Bakterien, Keimen und Viren bestehen können, chemisch-physikalisch umgewandelt
oder gebunden werden und aus dem das behandelte Wasser anschließend von den
ursprünglich vorhandenen und erzeugten Feststoffen abgetrennt wird und auf eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei derartigen Verfahren werden die aus dem Frisch- und Abwasser zu entfernenden
Wasserinhaltsstoffe durch die chemisch-physikalische Umsetzung in schwer wasser
lösliche Feststoffe umgewandelt oder an diesen gebunden. Es ist bekannt, den von
solchen chemisch-physikalisch behandelten Frisch- und Abwasser erzeugten Feststoff
durch eine Dichtetrennung in kombinierten Absetz- oder Flotationsanlagen mit an
schließender Endfiltration über Flächenfilter, wie beispielsweise mit Sand- und
Kiesfiltern, abzutrennen, wodurch jedoch eine vollständige Fest-Flüssigtrennung nicht
erreichbar ist. Weiterhin ist eine Abtrennung von Bakterien, Keimen und Viren durch die
bestehenden Verfahren nicht möglich.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art, dahingehend auszubilden, daß durch eine vollständige Abtrennung aller
Feststoffe incl. mikrobiologischer Substanzen, ein Trink- bzw. Brauchwasser erzeugt
wird, welches einen sehr hohen Reinheitsgrad aufweist, sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung dieses Verfahrens.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die chemisch-physikalische Umsetzung mittels eines Misch- und
Reaktionsbehälters mit anschließender Flockulationsstufe ausgeführt wird und die
vollständige Abtrennung der Feststoffe durch eine Flotationsanlage mit integrierter
Ultrafiltrationseinheit vorgenommen wird. Hierdurch lassen sich ein hygienisch un
bedenkliches von allen ungelösten Stoffen befreites Trink- und Brauchwasser er
zeugen, welches bei den bekannten Verfahren nicht erreicht wird. Die vollständige
Abtrennung der ungelösten Feststoffe ermöglicht die Einhaltung extrem hoher Rein
heitsgrade, die bis zur Rückhaltung sämtlicher pathogener Keime geht.
Eine im Rahmen der Erfindung vorgesehene Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens, weist eine als eine Einheit fungierende Feststoff
abtrennung in Form einer kombinierten Flotations- und Ultrafiltrationseinrichtung auf.
Die Flotation wird als Anlage mit Luft als Flotationsmedium, welche im Kreislaufwasser
der Flotation unter Druck eingedüst und in diesem gelöst ist, betrieben.
Der noch nicht vollständig von Feststoffen befreite Klarwasserablauf der Flotation wird
direkt in einer nachgeschalteten Ultrafiltration weiterbehandelt.
Eine für den kontinuierlichen Betrieb besonders geeignete Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Ultrafiltration
feststoffunempfindliche Wickelmodule aufweist.
Die Ausschleusung der gesamten Feststoffe aus dem kombinierten Verfahren erfolgt
allein durch das in der Flotationsanlage integrierte Feststoffaustragssystem.
Zur Optimierung der Feststoffbildung im vorgeschalteten Behandlungssytem, wird das in
der Ultrafiltration erzeugte feststoffhaltige Konzentrat in den Misch- und Reaktionsbe
hälter zurückgeführt.
Weitere Merkmal, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung, in der eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignete Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, auf die bezüglich einer er
findungswesentlichen Offenbarung aller im Text nicht erwähnten Einzelheiten ausdrück
lich hingewiesen wird, beispielhaft erläutert ist.
Wie aus der Zeichnung 1 hervorgeht, wird das zu behandelnde Frisch- oder Abwasser 1
mittels einer Zulaufpumpstation 2 einem Misch- und Reaktionsbehälter 3 zugeführt.
Der Misch- und Reaktionsbehälter 3 weist ein Rührorgan zum intensiven Mischen der
einzelnen dem Behälter zugeführten Stoffströme auf. Zum Frisch- oder Abwasser 1 wird
in der Mischeinrichtung 3 die erforderlichen Chemikalien 12 zur chemisch
physikalischen Umsetzung, im besonderen der Flockenbildung, Neutralisation und
chemischen Umwandlung von Inhaltsstoffen zudosiert. Weiterhin wird im Misch- und
Reaktionsbehälter 3 das mit Feststoffen versehene Konzentrat der Ultrafiltration 11 zu
rückgeführt.
In den beiden Flockungskammern 4.1/4.2 wird mittels Rührorganen Energie in das
Wasser eingetragen, damit eine ausreichende Flockengröße erreicht wird. In der Ein
tragkammer 4.3 wird das mit Druckluft gesättigte Flotationskreislaufwasser aus der
Flotationsstufe 5 eingespeist und durch Entspannung sehr kleine Luftblasen erzeugt,
welche die gebildeten Feststoffe durch Anlagerung der Blasen aufschwimmen lassen.
Der abgezogene Feststoff wird aus der Flotationsanlage 5 ausgetragen und
gegebenenfalls nach einer weitergehenden Behandlung entsorgt.
Das unter dem Flotationsbehälter 5 abfließende von Feststoffen weitestgehend befreite
Klarwasser wird mittels einer Speisepumpstation 6 der Ultrafiltrationsanlage 7 zugeführt.
Ein Teilstrom des abfließenden Klarwassers aus dem Flotationsbehälter 5 wird über eine
Kreislaufpumpstation 14 zur Erzeugung von druckluftgesättigtem Kreislaufwasser 17
über den Druckbehälter 15 in die Eintragskammer 4.3 zurückgeführt.
Im Druckbehälter 15 wird das Kreislaufwasser der Pumpstation 14 mit Druckluft aus
der Druckluftanlage 13 gesättigt. Mittels einer Füllstandregelung im Druckbehälter 15,
wird die Druckluft aus der Druckluftanlage 13 dem Druckbehälter 15 zugeführt.
Die Ultrafiltrationsanlage 7 verfügt zur Erzielung einer optimalen Anströmgeschwindig
keit an der Oberfläche der Ultrafiltrationsmembran über eine eigene Rezirkulations-
Einrichtung 8. Das vollständig von Feststoffen, das heißt auch von Bakterien und
Keimen befreite Klarwasser 9 der Ultrafiltration 7 wird zur weiteren Verwendung ab
geleitet oder alternativ einer weitergehenden Behandlungsstufe zugeführt.
Für die Einstellung und Überwachung der Anlage werden Durchflußmeßeinrichtungen
zur Ermittlung der Durchsatzmengen sowohl im Zulauf 2 der Gesamtanlage als auch in
allen Umwälz- und Recyclingkreisläufe 8, 11.1, 17 sowie im Reinwasserablauf 9 einge
setzt.
Die gesamte Anlage weist mehrere in der Zeichnung 1 nur durch gestrichelte Linien
schematisch angedeutete Meß- und Regeleinrichtungen 16.1, 16.2, 16.3 und 16.4 zur
Ermittlung weiterer betrieblicher Regelgrößen auf. Hierdurch kann beispielsweise die
Dosierung 16.1 von Chemikalien 12 in den Misch- und Reaktionbehälter 3 oder die
Druckluftsättigung 16.2 im Recyclingwasser der Flotationsanlage 5 eingestellt werden.
Im Meß- und Regelkreis 16.3 der Ultrafiltrationsanlage 7 ist schematisch durch die
gestrichelte Linie zusätzlich eine angedeutete Spüleinrichtung beinhaltet. Durch diese
erfolgt in gewissen Intervallen eine Spülung, wodurch die Laufzeit und der Wirkungsgrad
der Ultrafiltrationsanlage 7 erhöht wird.
Das erzeugte feststoff- und keimfreie Reinwasser 9 der Ultrafiltration 7 kann je nach
Bedarf für die weitere Abtrennung von gelösten Wasserinhaltsstoffen und zur Verhinder
ung von Verkeimungen, direkt ohne Zwischenbehälter oder Pumpvorlage, einer weiteren
Membranstufe 18 zugeführt werden. Eine Verkeimung der nachfolgenden Membranstufe
18 ist durch die direkte Zuführung stark reduziert und das erzeugte Reinwasser 21 wird
zur Verwendung abgeleitet. Das mit aufkonzentrierten gelösten Wasserinhaltsstoffen
versehene Konzentrat 19 dieser Membranstufe 18 wird ebenfalls zur weiteren Verwend
ung abgeleitet. Die Membranstufe 18 wird mit Nanofiltrations- oder Umkehrosmose
membranen bestückt und besitzt ebenfalls einen internen Kreislauf mit einer separaten
Kreislaufpumpstation 20.
Die gesamte Vorbehandlung des verunreinigten Trink - oder Abwassers 1, kann
alternativ ohne Vorbehandlung in den Verfahrensstufen 3, 4.1, 4.2, 4.3, 5, 14 und 15
durch Umfahrung 22 dieser Stufen direkt der Ultrafiltrationsstufe 7 zugeführt werden.
Das Konzentrat der Ultrafiltrationsstufe 7 wird dann direkt zur weiteren Verwendung
über die Rohrleitung 11.2 abgeleitet.
Claims (20)
1. Verfahren zum Abtrennen von Wasserinhaltsstoffen aus Frisch- oder Abwasser mit
Hilfe einer mehrstufigen Reinigungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß
die chemisch-physikalischen Umsetzung und Abtrennung der erzeugten Feststoffe so
durchgeführt wird, daß ein vollständig von Feststoffen und Mikroorganismen befreites
Trink- und Brauchwasser erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Frisch-
oder Abwasser mit Chemikalien konditioniert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Frisch- oder Abwasser durch Umgehung der Vorbehandlungsstufe direkt der
Ultrafiltration zugeführt werden kann.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Verbesserung der Feststoffbildung bzw. chemisch-physikalischen Umsetzungen, das
feststoffbeladene Konzentrat der Ultrafiltration in den Misch- und Reaktionsbehälter
zurückgeführt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Austragen der Feststoffe aus dem Gesamtsystem eine Flotationsanlage verwendet
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fest
stoffe bei Umfahrung der Vorbehandlungsstufe direkt mit dem Konzentrat der Ultra
filtration ausgeschleust werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
als Flotationsanlage ein mit Druckluft gesättigter interner Kreislauf als Medium zur
Blasenbildung verwendet wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Betrieb ohne Umfahrung der Vorbehandlung, als 2. Stufe für die vollständige
Feststoff- und Bakterienabtrennung, eine Ultrafiltration verwendet wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
im gesamten Verfahren jede einzelne Verfahrensstufe über einen eigenen internen
Kreislauf verfügt.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verfahren mehrstufig ausgeführt wird.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das die Ultrafiltrationsanlage als Einzelstufe betrieben werden kann
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das vollständig von Feststoffen und Bakterien befreite Reinwasser der Ultrafiltration
direkt ohne weitere Zwischenspeicherung oder Pumpvorlage einer nachgeschalteten
weiteren Membranstufe zugeführt werden kann.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung durch einen der chemisch
physikalischen Umsetzung des Frisch- oder Abwassers 1 dienenden Misch- und
Reaktionskammer 3, den energieeintragenden Flockungsbehältern 4.1/4.2, einem Ein
tragsbehälter 4.3 für das druckluftgesättigte Flotationskreislaufwasser 17, einer
Flotationsanlage 5 zur Feststoffabtrennung und eine direkt an den Flotationsbehälter
angeschlossene dem vollständigen Feststoffrückhalt dienende Ultrafiltrationsanlage 7,
oder alternativ ohne die Vorbehandlungsstufe zu durchfahren dieser Ultrafiltrations
anlage 7 direkt zugeführte Frisch- oder Abwasser, geleitet wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ultrafiltrationseinrichtung 7 längs durchströmte feststoffunempfindliche Wickelmodule
aufweist, welche in Cross-Flow- oder Dead-End-Betrieb gefahren werden.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ultrafiltrationseinrichtung 7 eine Rezirkulationspumpeinrichtung 8 zur Einstellung der
optimalen Anströmgeschwindigkeit an der Membran aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichn
et, daß die Flotationsanlage eine eigene Umwälz- und Recyclingpumpeinrichtung 14 für
die Erzeugung des mit Druckluft gesättigten Eintragswassers aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichn
et, daß dem Zulaufwasser 1 im Misch- und Reaktionbehälter 3, das Ultrafiltrations
konzenztrat über eine Rückführleitung 11.1 dem Misch- und Reaktionsbehälter 2
zugeführt wird.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichn
et, daß das vollständig feststofffreie Reinwasser 9 der Ultrafiltration 7, einer weiteren
Membrananlage ohne zusätzlichen Zwischenbehälter oder Pumpvorlage bei Bedarf
zugeführt wird.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichn
et, daß die Ultrafiltrationseinrichtung 7 eine Spüleinrichtung 16.3 aufweist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichn
et, daß die Ultrafiltrationseinrichtung 7 eine Anzahl selektiv zu- und abschaltbarer
Module aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001118940 DE10118940A1 (de) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von feststoff- und mikroorganismenfreiem Trink- und Brauchwasser aus Frisch- oder Abwasser |
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DE2001118940 DE10118940A1 (de) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von feststoff- und mikroorganismenfreiem Trink- und Brauchwasser aus Frisch- oder Abwasser |
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DE2001118940 Ceased DE10118940A1 (de) | 2001-04-18 | 2001-04-18 | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von feststoff- und mikroorganismenfreiem Trink- und Brauchwasser aus Frisch- oder Abwasser |
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