DE3524364C2 - Process for treating water - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Wasser, bei dem das Wasser in Gegenwart von Sauerstoff durch einen eine von Wasser überspülte Filterschicht aufweisenden Druckfilter geleitet wird, wobei ein mehr Sauerstoff als Luft enthaltendes Behandlungsgas zumindest teilweise in das dem Druckfilter zuzuleitende Wasser eingetragen, das Wasser oberhalb der Filterschicht in den Druckfilter eingeleitet und sich im zuzuleitenden Wasser nicht lösendes Behandlungsgas am Kopf des Druckfilters in einem Gasraum gesammelt wird.The invention relates to a method for treating water, in which the water in Presence of oxygen through a filter layer washed over by water Pressure filter is passed, a treatment gas containing more oxygen than air at least partially entered in the water to be fed to the pressure filter, the water introduced into the pressure filter above the filter layer and not in the water to be supplied dissolving treatment gas is collected at the top of the pressure filter in a gas space.

Bei der Wasseraufbereitung von Trinkwasser, Betriebswasser oder Abwasser durch biochemische Oxidation von Wasserinhaltsstoffen, wie z. B. von Eisen, Ammonium, Mangan oder organischen Substanzen ist es bekannt, das Wasser in Gegenwart von gelöstem Sauerstoff durch geschlossene Druckfilteranlagen zu leiten. Als Sauerstofflieferant wird dabei Luft oder reiner Sauerstoff verwendet, wobei diese Gase in der Regel mittels den Druckfiltern vorgeschalteten Luftmischern oder Oxidatoren in das zu behandelnde Wasser eingeleitet werden. Mit dem Vorschalten der Luftmischer oder Oxidatoren wird das Ziel verfolgt, Gasansammlungen im Filterbett des Druckfilters von vornherein auszuschließen, um ein Blockieren des Filters aufgrund von an den Filtermaterialien anhaftenden Gasblasen zu vermeiden. Ein solcher Sauerstoffeintrag erfordert aber zusätzliche Druckbehälter, die in die Rohwasserleitung integriert bzw. im Nebenstrom angeschlossen werden müssen.When treating drinking water, process water or wastewater biochemical oxidation of water constituents, e.g. B. of iron, ammonium, manganese or organic substances it is known to water in the presence of dissolved oxygen to lead through closed pressure filter systems. As an oxygen supplier, air or Pure oxygen is used, these gases usually using the pressure filters upstream air mixers or oxidizers are introduced into the water to be treated. With the upstream of the air mixers or oxidizers the goal is pursued, gas accumulations in the filter bed of the pressure filter from the outset to prevent the filter from blocking due to gas bubbles adhering to the filter materials. Such a Oxygen entry, however, requires additional pressure vessels, which are integrated in the raw water pipe or must be connected in the secondary flow.

Aus der DE-A1-24 13 894 ist es bereits bekannt, zu behandelndes Wasser in einen eine von Wasser überspülte Filterschicht aufweisenden Druckfilter einzuleiten. Dabei wird ein Behandlungsgas, nämlich Luft, in das dem Druckfilter zuzuleitende Wasser eingetragen und das belüftete Wasser oberhalb der Filterschicht in den Druckfilter eingeleitet. Obwohl das bekannte Verfahren die Verwendung einer langen Mischleitung vorsieht, die die Aufgabe hat, die Kontaktzeit zwischen dem Wasser und dem Behandlungsgas zu verlängern, um möglichst viel Sauerstoff in dem zufließenden Wasser bereits vor Erreichen des Druckfilters zu lösen, muß angenommen werden, daß sich im Kopfraum des Druckfilters nicht gelöstes Behandlungsgas ansammelt. Bei einem derartigen Verfahren baut sich beim Anfahren der Anlage oder nach einer Betriebsunterbrechung, zum Beispiel zur Filterrückspülung, im Kopfraum des Druckfilters nur sehr langsam eine Gasblase auf, wobei über lange Zeit mehr Sauerstoff aus dem zuzuleitenden Wasser in die Gasphase übertritt, als Sauerstoff aus der Gasphase in das Wasser eingetragen wird. In diesem Aufbaustadium der Gasblase ist die Sauerstoffausnutzung sehr gering.From DE-A1-24 13 894 it is already known to water to be treated in one of Initiate pressure filter having water-rinsed filter layer. In doing so, a Treatment gas, namely air, entered into the water to be fed to the pressure filter and the aerated water is introduced into the pressure filter above the filter layer. Although the familiar The method provides for the use of a long mixing line, which has the task of Extend contact time between the water and the treatment gas by as much as possible To dissolve oxygen in the inflowing water before reaching the pressure filter must be assumed that there is undissolved treatment gas in the head space of the pressure filter accumulates. With such a method builds up when starting up the plant or after  Interruption of operation, for example for filter backwashing, in the head space of the pressure filter only a gas bubble very slowly, whereby for a long time more oxygen from the supply Water passes into the gas phase when oxygen is introduced into the water from the gas phase becomes. At this stage of the gas bubble, the oxygen utilization is very low.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sauerstoffausnutzung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern.The present invention is therefore based on the object of using oxygen to improve a method of the type mentioned.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach einer Betriebsunterbrechung technischer Sauerstoff solange direkt dem Gasraum des Druckfilters zugeführt wird und/oder solange vermehrt Sauerstoff in das dem Druckfilter zuzuleitende Wasser eingeleitet wird, bis im Gasraum des Druckfilters eine Gasblase mit einer stationären Größe gebildet ist, bei der genau so viel Sauerstoff aus dem Gasraum in das Wasser des Druckfilters eingetragen wird, wie Sauerstoff aus dem zuzuleitenden Wasser in den Gasraum zugeführt wird.This object is achieved in that after a business interruption technical oxygen as long as it is fed directly to the gas space of the pressure filter and / or as long as more oxygen is introduced into the water to be supplied to the pressure filter until Gas space of the pressure filter a gas bubble is formed with a stationary size, in the same way a lot of oxygen is introduced into the water of the pressure filter from the gas space, like oxygen is fed from the water to be fed into the gas space.

Die Sauerstoffausnutzung in diesem stationären Zustand beträgt 100%, wobei aufgrund des über dem Filtermedium ausgebildeten Wasserstandes vermieden ist, daß Gasblasen direkt in das Filtermedium gelangen.The oxygen utilization in this steady state is 100%, due to the over the filter medium formed water level is avoided that gas bubbles directly into the Filter medium.

Da somit aufgrund von Gasansammlungen im Filtermaterial hervorgerufene Verstopfungen des Druckfilters von vornherein ausgeschlossen sind, kann mit diesem Verfahren bei geringem Investitionsaufwand und geringem Platzbedarf sowie unter hoher Sauerstoffausnutzung eine hohe Filterleistung erreicht werden.Since blockages caused by gas accumulations in the filter material Pressure filters are excluded from the outset can be done with this procedure at a low Investment and low space requirements as well as high oxygen utilization high filter performance can be achieved.

Durch die Verwendung von technischem Sauerstoff ist ein zusätzlicher Energieaufwand zum Eintragen des Sauerstoffs in das dem Druckfilter zuzuleitende Wasser nicht erforderlich, da technischer Sauerstoff unter Druck in Gasflaschen oder in Flüssiggastanks gespeichert wird und dieser Druck der Speicheranlagen zum Einleiten des Sauerstoffs in das Wasser ausgenutzt werden kann.The use of technical oxygen means that additional energy is required Entering the oxygen in the water to be fed to the pressure filter is not necessary because technical oxygen is stored under pressure in gas bottles or in liquid gas tanks and this pressure of the storage facilities is used to introduce the oxygen into the water can be.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Filter z. B. nach einer Betriebsunterbrechung zur Filterrückspülung schnell seine maximale Leistung erreichen.With the method according to the invention, the filter z. B. after a business interruption quickly achieve its maximum performance for filter backwashing.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens schematisch dargestellt.In the drawing is an embodiment of an apparatus for performing the The method according to the invention is shown schematically.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Druckfilterreaktor bezeichnet, der eine Zuleitung 2 für zu behandelndes Wasser, eine Ableitung 3 für behandeltes Wasser sowie eine von Wasser überspülte Filterschicht 4 aufweist. Die Filterschicht 4 ruht auf einem Rost 5, unter dem die Ableitung 3 für behandeltes Wasser an den Druckfilterreaktor 1 angeschlossen ist. Die Zuleitung 2 für zu behandelndes Abwasser ist als Steigleitung durch die Filterschicht 4 geführt und endet oberhalb der Oberfläche der Filterschicht 4. An die Zuleitung 2 für zu behandelndes Wasser ist unterhalb des Druckfilterreaktors 1 eine Zweigleitung 16 angeschlossen, die zu einer Niveaumeßeinrichtung 10 zur Messung des Wasserstandes im Druckfilterreaktor 1 oberhalb der Filterschicht 4 führt.In the drawing, 1 designates a pressure filter reactor which has a feed line 2 for water to be treated, a discharge line 3 for treated water and a filter layer 4 washed over by water. The filter layer 4 rests on a grate 5 , under which the discharge line 3 for treated water is connected to the pressure filter reactor 1 . The feed line 2 for the wastewater to be treated is led as a riser through the filter layer 4 and ends above the surface of the filter layer 4 . To the supply line 2 for water to be treated, a branch line 16 is connected below the pressure filter reactor 1 , which leads to a level measuring device 10 for measuring the water level in the pressure filter reactor 1 above the filter layer 4 .

Damit ein solcher Druckfilterreaktor zur oxidativen Entfernung von z. B. Eisen, Ammonium, Mangan oder organischen Substanzen aus Wasser verwendet werden kann, ist ein hoher Anteil gelösten Sauerstoffs im Wasser erforderlich, wobei zu vermeiden ist, daß Gasblasen in die Filterschicht eindringen, da diese sonst durch anhaftende Gasblasen blockiert wird.So that such a pressure filter reactor for the oxidative removal of z. B. iron, ammonium, Manganese or organic substances from water can be used is a high percentage dissolved oxygen in the water is required, avoiding gas bubbles in the Penetrate filter layer, otherwise it will be blocked by adhering gas bubbles.

Bei dem dargestellten Druckfilterreaktor wird der Sauerstoffeintrag über eine Gaszufahreinrichtung 6 in der Zuleitung 2 des zu behandelnden Abwassers sichergestellt. Dazu ist die Gaszufuhreinrichtung 6 über eine Gaszuleitung 7 mit einer Sauerstoffmeß- und Dosiereinrichtung 8 an eine Quelle für ein mehr Sauerstoff als Luft enthaltendes Behandlungsgas, vorzugsweise an eine Quelle für technischen Sauerstoff angeschlossen. Die Gaszufuhreinrichtung 6 ist beispielsweise als Kugelkopfdüse in der Wand der Zuleitung 2 für zu behandelndes Wasser ausgebildet, da dann Druckverluste in der Zuleitung durch das Eintragssystem vermieden werden können. Außerdem kann eine solche Kugelkopfdüse bei Vorhandensein von geeigneten Absperrvorrichtungen und Haltevorrichtungen auch bei Betrieb des Druckfilters ausgebaut werden.In the pressure filter reactor shown, the oxygen input is ensured via a gas feed device 6 in the feed line 2 of the waste water to be treated. For this purpose, the gas supply device 6 is connected via a gas feed line 7 with an oxygen measuring and metering device 8 to a source for a treatment gas containing more oxygen than air, preferably to a source for technical oxygen. The gas supply device 6 is designed, for example, as a spherical head nozzle in the wall of the supply line 2 for water to be treated, since pressure losses in the supply line through the entry system can then be avoided. In addition, such a ball head nozzle can be removed if suitable pressure shut-off devices and holding devices are present, even when the pressure filter is in operation.

Durch den Sauerstoffeintrag über die Gaszufuhreinrichtung 6 direkt in die als Steigleitung ausgebildete Zuleitung 2 für zu behandelndes Wasser wird erreicht, daß ein Teil des injizierten Sauerstoffs sich bereits während des Aufstiegs in der Steigleitung in dem zu behandelnden Wasser löst. Der sich dagegen nicht im Wasser lösende Teil des Sauerstoffs steigt in den Kopfraum 9 des Druckfilterreaktors 1 auf und sammelt sich dort, bis die gebildete Gasblase eine stationäre Größe erreicht, bei der der Sauerstoffeintrag aus der Gasphase ins Wasser des Druckfilterreaktors 1 gleich der Sauerstoffzufuhr aus der Steigleitung ist. Die Sauerstoffausnutzung in diesem stationären Zustand beträgt 100%. Wird technischer Sauerstoff als Behandlungsgas verwendet, ist ein Energieaufwand zum Sauerstoffeintrag nicht erforderlich, da dann der Druck des gasförmig oder flüssig gelagerten Sauerstoffs für den Gaseintrag ausreicht.The oxygen input via the gas supply device 6 directly into the feed line 2, which is designed as a riser, for the water to be treated ensures that part of the injected oxygen dissolves in the water to be treated in the riser during the ascent. The part of the oxygen which, on the other hand, does not dissolve in the water rises into the head space 9 of the pressure filter reactor 1 and collects there until the gas bubble formed reaches a stationary size at which the oxygen input from the gas phase into the water of the pressure filter reactor 1 is equal to the oxygen supply from the Riser is. The oxygen utilization in this steady state is 100%. If technical oxygen is used as the treatment gas, an energy input for the oxygen input is not necessary since the pressure of the gaseous or liquid oxygen stored is then sufficient for the gas input.

Durch den Sauerstoff im zu behandelnden Wasser wird beispielsweise bei einer Enteisung das im Wasser enthaltene Eisen in Eisenhydroxid überführt, das dann an der Filterschicht 4 hängenbleibt und aus dem Wasser abgeschieden wird. Da bei der beschriebenen Vorrichtung ein vollständiges Lösen des Sauerstoffs im Wasser erreicht wird, wird vermieden, daß Gasblasen in die Filterschicht gelangen, was ein Verstopfen der Filterschicht aufgrund anhängender Gasblasen nach sich ziehen würde.Due to the oxygen in the water to be treated, the iron contained in the water is converted into iron hydroxide, for example, in the event of deicing, which then sticks to the filter layer 4 and is separated from the water. Since a complete dissolution of the oxygen in the water is achieved in the described device, it is avoided that gas bubbles get into the filter layer, which would result in the filter layer becoming blocked due to attached gas bubbles.

Zur Vermeidung eines direkten Gaseintrags in die Filterschicht 4 dient die Niveaumeßeinrichtung 10. In dieser wird ein Minimalwasserstand des Druckfilterreaktors 1 vorgegeben, der so eingestellt ist, daß die Filterschicht 4 ausreichend mit Wasser überdeckt ist.The level measuring device 10 serves to avoid direct gas entry into the filter layer 4 . In this a minimum water level of the pressure filter reactor 1 is specified, which is set so that the filter layer 4 is sufficiently covered with water.

Bei Absinken des Wasserstandes im Druckfilterreaktor 1 unter den eingestellten Minimalwasserstand, was z. B. über einen Schwimmer in der Niveaumeßeinrichtung 10 festgestellt werden kann, wird dann ein Ventil der Meß- und Dosiereinrichtung 8 in der Zuleitung 7 für Behandlungsgas geschlossen. Steigt der Wasserstand im Druckfilterreaktor über den eingestellten Minimalwasserstand, wird dieses Ventil gegebenenfalls mit Zeitverzögerung wieder geöffnet.When the water level in the pressure filter reactor 1 drops below the set minimum water level, which, for. B. can be determined via a float in the level measuring device 10 , then a valve of the measuring and metering device 8 in the feed line 7 for treatment gas is closed. If the water level in the pressure filter reactor rises above the set minimum water level, this valve may be opened again with a time delay.

Für einen schnellen Aufbau der Gasblase im Kopfraum 9 des Druckfilterreaktors 1 weist die Zuleitung 7 für Behandlungsgas eine Zweigleitung 11 mit Ventil 12 auf, die zum Kopfraum 9 führt. Über die Zweigleitung 11 kann somit dem Kopfraum 9 direkt Behandlungsgas zugeführt werden. Diese direkte Zuleitung von Behandlungsgas in den Kopfraum 9 wird insbesondere nach einer Betriebsunterbrechung des Druckfilters, beispielsweise zur Filterrückspülung, durchgeführt, um in kurzer Zeit die maximale Leistung des Druckfilters wieder herstellen zu können.For a rapid build-up of the gas bubble in the head space 9 of the pressure filter reactor 1 , the feed line 7 for treatment gas has a branch line 11 with valve 12 which leads to the head space 9 . Treatment gas can thus be fed directly to the head space 9 via the branch line 11 . This direct supply of treatment gas into the head space 9 is carried out in particular after the pressure filter has been shut down, for example for filter backwashing, in order to be able to restore the maximum performance of the pressure filter in a short time.

Zur Filterrückspülung kann behandeltes Wasser aus der Ableitung 3 unten in den Druckfilterreaktor 1 als Spülwasser eingeleitet werden. Dieses Spülwasser wird dann nach Durchströmen der Filterschicht 4 über die Zuleitung 2 und eine dieser zugeordneten Zweigleitung 15 abgezogen. In der Zuleitung 2 und in der Zweigleitung 15 sind dazu entsprechende Absperrventile angeordnet. Zusätzlich kann über eine unten an dem Druckfilterreaktor 1 angeordnete Luftzuleitung 14 Spülluft in die Filterschicht 4 eingeleitet werden, die dann aus dem Kopfraum 9 des Druckfilterreaktors 1 über eine Entlüftungsleitung 13 mit Absperrventil abgezogen wird. Wichtig ist dabei, daß vor Inbetriebnahme des Druckfilterreaktors alle Luft aus der Filterschicht 4 entfernt wird, da ansonsten die Gefahr des Verstopfens der Filterschicht aufgrund der anhaftenden Gasblasen gegeben ist. Dies kann beispielsweise durch ausreichende Spülung der Filterschicht mit dem Spülwasser erreicht werden.For backwashing the filter, treated water from the discharge line 3 can be introduced into the pressure filter reactor 1 below as rinsing water. This rinsing water is then drawn off after flowing through the filter layer 4 via the feed line 2 and a branch line 15 assigned to it. Corresponding shut-off valves are arranged in the feed line 2 and in the branch line 15 . In addition, purging air can be introduced into the filter layer 4 via an air supply line 14 arranged at the bottom of the pressure filter reactor 1 , which is then drawn off from the head space 9 of the pressure filter reactor 1 via a ventilation line 13 with a shut-off valve. It is important that all air is removed from the filter layer 4 before the pressure filter reactor is started, since otherwise there is a risk of the filter layer becoming blocked due to the adhering gas bubbles. This can be achieved, for example, by sufficiently rinsing the filter layer with the rinse water.

Claims (1)

Verfahren zur Behandlung von Wasser, bei dem das Wasser in Gegenwart von Sauerstoff durch einen, eine von Wasser überspülte Filterschicht aufweisenden Druckfilter geleitet wird, wobei ein mehr Sauerstoff als Luft enthaltendes Behandlungsgas zumindest teilweise in das dem Druckfilter zuzuleitende Wasser eingetragen, das Wasser oberhalb der Filterschicht in den Druckfilter eingeleitet und sich im zuzuleitenden Wasser nicht lösendes Behandlungsgas am Kopf des Druckfilters in einem Gasraum gesammelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Betriebsunterbrechung technischer Sauerstoff solange direkt dem Gasraum des Druckfilters zugeführt wird und/oder so lange vermehrt Sauerstoff in das dem Druckfilter zuzuleitende Wasser eingeleitet wird, bis im Gasraum des Druckfilters eine Gasblase mit einer stationären Größe gebildet ist, bei der genau so viel Sauerstoff aus dem Gasraum in das Wasser des Druckfilters eingetragen wird, wie Sauerstoff aus dem zuzuleitenden Wasser in den Gasraum zugeführt wird.Process for the treatment of water, in which the water in the presence of oxygen is passed through a pressure filter which has a filter layer rinsed with water, a treatment gas containing more oxygen than air being introduced at least partially into the water to be fed to the pressure filter, the water above the filter layer introduced into the pressure filter and non-dissolving treatment gas in the water to be supplied is collected at the head of the pressure filter in a gas space, characterized in that after an interruption of operation technical oxygen is fed directly into the gas space of the pressure filter and / or as long as oxygen increases in the pressure filter water to be fed is introduced until a gas bubble with a stationary size is formed in the gas space of the pressure filter, in which exactly as much oxygen is introduced into the water of the pressure filter from the gas space as oxygen from the water to be fed into the gas space m is supplied.