DE590170C - Verfahren zur Reinigung von Trinkwaessern aller Art, insbesondere solchen Waessern, die Eisen, Mangan und aggressive Kohlensaeure enthalten - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von Trinkwässern aller Art, insbesondere solchen Wässern, die Eisen, Mangan und aggressive Kohlensäure enthalten.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausscheidung der sämtlichen genannten Verunreinigungen in einem einzigen Arbeitsgang erfolgt, während sich das Wasser langsam vorwärts bewegt und ihm dabei durch an sich bekannte Zuführung von Druckluft mittels poröser Filterplatten oder ähnlich wirkender Einrichtungen eine spiralige Umwälzung senkrecht zu seiner Fortbewegungsrichtung aufgezwungen wird und ihm während dieser Behandlung Schwermetallhydroxyde bzw. -superoxyde zugesetzt werden, die als Schwebefilter den ausgeschiedenen Eisen- und Manganschlamm adsorbieren.

Nach einer Ausführungsform wird den als Schwebefilter dienenden Hydroxyden und Superoxyden der Schwermetalle ein kleiner Prozentsatz Verbindungen anderer Schwermetalle zugesetzt.
. Es ist bekannt, daß viele Wässer eisenhaltig sind und das an Kohlensäure gebundene Eisen bei Gegenwart von Luft ausscheiden. Leicht zu enteisende Wässer geben bei Gegenwart von .Luft in kurzer Zeit ihren gesamten Eisengehalt in Form von unlöslichem Eisenhydroxyd ab.

Auf diesem Vorgange beruht der Hauptsache nach die bisherige Enteisenung der Wässer. Man bringt das Wasser durch freien Regenfall

oder durch Rieselung über poröses Material mi der Luft in innige Berührung. Hierdurch wird das Eisen oxydiert und das nunmehr kolloidal im Wasser verteilte Eisenhydroxyd durch nachträgliche Filtration auf das Filtermaterial abgesetzt.

Wässer dagegen, die auf moorigem Untergrund entspringen, oder solche, welche in ihrem Laufe in Zersetzung begriffene organische Substanzen passieren, enthalten vielfach das Eisen an organische Substanzen, namentlich an Humussäuren, gebunden, die das Eisen hartnäckig zurückhalten und es unter gewöhnlichen Umständen nicht ausscheiden. Handelt es sich nun außerdem noch um Wässer, welche manganhaltig sind, oder um Wässer, die durch Anwesenheit von aggressiver Kohlensäure aggressive Eigenschaften besitzen, so werden die Schwierigkeiten der älteren Verfahren noch bedeutend vermehrt. Nicht nur, daß die Enteisenung mangelhaft verläuft und auch das Mangan nur unzulänglich entfernt wird, stößt auch besonders die Entfernung der aggressiven Kohlensäure auf kaum überwindliche Schwierigkeiten. So gelang es beispielsweise bei einem Grundwasser mit rund 125 mg freier Kohlensäure im Liter, davon 45 mg aggressiver Kohlensäure im Liter, mit einem Eisengehalt von rund 30 mg und einem Mangangehalt von rund 3,5 mg im Liter nicht, dieses Grundwasser von seinem Gehalt an aggressiver Kohlensäure zu befreien, und auch der Eisengehalt konnte nicht dauernd zu-

friedenstellend herabgesetzt werden. Will man bei derartig zusammengesetzten Wässern ein befriedigendes Resultat bezüglich der Entsäuerung, Enteisenung und Entmanganung erzielen, so muß man eine sehr kostspielige Behandlungsmethode, anwenden, bestehend aus einer Entsäuerungsanlage, einer Enteisenungsanlage und ferner einer Entmanganungsanlage. Demgegenüber lassen sich nach dem vorliegenden Verfahren gerade derartig schwierig zu behandelnde Wässer sehr leicht behandeln, und zwar können sie dabei in einer einzigen Operation von ihrem Kohlensäure-, ihrem Eisen- als auch ihrem Mangangehalt befreit werden. Dabei ist gegenüber bekannten Verfahren, welche einzelne Maßnahmen der hier in ihrer Gesamtheit als neu beanspruchten Kombination schon benutzen, hervorzuheben, daß vorliegend zum ersten Male die Aufgabe gelöst ist, Eisen, , 20 Mangan und aggressive Kohlensäure in einem einzigen räumlich und zeitlich einheitlichen Verfahrensgang aus dem Wasser zu entfernen. Bemerkenswert ist auch, daß nach dem neuen Verfahren nicht nur das in Form von leicht oxydierbaren Eisenoxydulverbindungen vorhandene Eisen entfernt werden kann, sondern auch das an organische Stoffe, namentlich Humussäuren, gebundene Eisen, dessen Ausscheidung aus dem Wasser bisher große Schwierigkeiten bereitete.

Als bekannt vorausgesetzt ist an sich die Belüftung des Wassers zum Zwecke der Enteisenung, die Möglichkeit der Verminderung des Mangangehaltes sowie die Entfernung von Eisen und Mangan aus Abwässern, also nicht Trinkwässern. Ferner ist es an sich bekannt, daß Superoxyde und Hydroxyde einiger Schwermetalle die Fähigkeit besitzen, gelöstes Eisen zu oxydieren und abzuscheiden. Das vorliegende Verfahren schlägt einen .. grundsätzlich neuen Weg ein, der zur Behandlung von Trinkwasser bisher noch nicht versucht wurde.

Während nämlich alle älteren Belüftungsverfahren auf einer Verteilung des Wassers in der Luft mittels Verregnung oder Verrieselung beruhen, bleibt nach der Erfindung umgekehrt das Wasser als kompakte Masse erhalten, und die Luft wird in dieser Wassermenge zu feinster Verteilung gebracht.

Durch diese neue Arbeitsweise wird zunächst der Vorteil erreicht, daß das Hochpumpen des Wassers auf die Hohe der Rieseltürme wegfällt und demgemäß der dafür nötige erhebliche ' Kraftaufwand erspart wird.

Vor allem aber kann die Luft bei der Zuführung durch poröse Filterplatten in außerordentlich feine Bläschen zerteilt werden, die dem Wasser eine sehr große Oberfläche darbieten, wodurch eine rasche und vollständige "Absorption des Sauerstoffs erreicht wird. Eine ähnlich feine Zerteilung des Wassers ist mit den bekannten Riesel- und Regenvorrichtungen nicht zu erhalten.

Die durch besondere Anordnung der Luftzuführung bewirkte spiralige Umwälzung der Wassermenge bringt den Vorteil, daß die eintretenden Luftbläschen auf immer neue Wassermengen treffen und dadurch die Wirkung der Belüftung wesentlich intensiver gestaltet wird. Außerdem wird dadurch die Länge des von den einzelnen Wasserteilchen beim Durchströmen des Lüftungsbeckens zurückgelegten Weges erheblich vergrößert.

Es sind, endlich auch Verfahren bekannt, deren Zweck darin besteht, durch Belüftung die organischen Substanzen aus dem Wasser herauszuschaffen, ohne dessen mineralische Zusammenestzung zu ändern. Im Gegensatz hierzu wird nach dem vorliegenden Verfahren auf die Entfernung organischer Substanzen, auch der Humussäuren, keinerlei Wert gelegt; es sollen vielmehr gerade die mineralischen Bestandteile des Wassers, nämlich das Eisen, das Mangan und die aggressive Kohlensäure, beseitigt werden.

Das neue Verfahren arbeitet mit Hilfe von durch poröse Platten feinst verteilter Druckluft. Das von seinem Kohlensäure-, Eisen- und Mangangehalt zu befreiende Wasser durchläuft ein Becken, an dessen einer Längsseite sich luftdicht eingelassene poröse Filterplatten befinden, durch welche die Kompressionsluft in feinsten Perlen in das langsam vorwärts bewegte Wasser gelangt. Der einseitig eingeblasene Luftstrom bewirkt dabei gleichzeitig eine zweite rotierende Wasserbewegung senkrecht zur eigentlichen Vorwärtsbewegung des Wassers.

Diese einfache Lufteinblasung und Umwälzung des Wassers allein genügt jedoch nicht, um die oben gekennzeichneten schwierig zu behandelnden Wasser von Kohlensäure, Eisen und Mangan in ausreichendem Maße zu befreien. Es muß vielmehr das Lüftungsbecken mit einem Schlamm beschickt werden, der sich zusammensetzt aus grobflockigem Eisenhydroxyd, Mangansuperoxyd und geringen Mengen Hydr oxyden anderer Schwermetalle, die gewissermaßen als Katalysatoren zur restlosen Ausnutzung des eingeblasenen Sauerstoffes dienen. Als solche Katalysatoren kommen in erster Linie Kupfer oder Nickel in Betracht.

Die folgenden Versuchsergebnisse dienen zur Erläuterung des durch das neue Verfahren erzielten Fortschritts.

Zur Verfügung stand ein Grundwasser von folgender Zusammensetzung. Der pa-Wert schwankte zwischen 6,4 und 7,0, freie Kohlensäure bewegte sich zwischen den Werten von 67,0 bis 176,0 mg/1, aggressive Kohlensäure iao zwischen 23,0 und 56,7 mg/!. Der Eisengehalt schwankte zwischen 18,0 und 40,0 mg Fe_aO₃/l,

der Mangangehalt zwischen 3,2 und 6,8 mg Mn₃ O4/I. Dieses Rohwasser war nach der alten Methode der einfachen Rieselung und Lüftung überhaupt nicht zu reinigen, da die aggressive Kohlensäure fast auf voller Höhe erhalten blieb, der Eisengehalt sich in einmaligem Lüftungs- und Rieselungsprozeß nicht angreifen ließ, sondern erst bei Doppelberieselung bis auf den Betrag von 0,2 mg/1 sank und da der Mangangehalt selbst "nach doppelter Lüftung und Berieselung unbeeinflußt blieb und erst nach Zusatz von Kalkwasser entfernt werden konnte. An diesem schwierigen Rohwasser wurden systematische Untersuchungen angestellt zur gleichzeitigen Entfernung der aggressiven Kohlensäure, des Eisens und des Mangans. Der Durchschnittswert dieses Rohwassers betrug nach fünfundzwanzig herausgegriffenen Einzeluntersuchungen an aggressiver Kohlensäure • 20 38,8 mg/1, an Eisen 27,7 mg Fe₂O₃/! und an Mangan 4,4 mg Mn₃O₄/!

Dieses Rohwasser wurde durch zwei parallel laufende Reinigungsanlagen geschickt, von denen das Becken I ein Schwebender aus Eisen- und Manganhydroxyd erhielt und das Becken II dasselbe Schwebender mit Katalysatorzusatz (andere Schwermetallsalze). Die Luft wurde bei beiden Becken gleichmäßig durch poröse Filterplatten am Grunde der Becken eingeführt. Beide Becken arbeiteten sich schon nach kurzer Zeit ein, so daß folgende Durchschnittswerte aus den obigen herausgegriffenen 25 Einzeluntersuchungen resultierten: für Becken I ohne Katalysatorzusatz betrug der Durchschnittswert an aggressiver Kohlensäure 3,8mg, an Eisen 0,31 mg und an Mangan 2,24 mg im Liter, für Becken II mit Katalysatorzusatz an aggressiver Kohlensäure 2,0, an Eisen 0,1 und an Mangan 0,85 mg im Liter. Hierbei ist zu beachten, daß dies Durchschnittswerte aus 25 Einzeluntersuchungen sind, worin auch die minderguten Werte der Einarbeitungsperiode einbegriffen sind. In Wirklichkeit wird bei Becken II nach der Einarbeitungszeit die aggressive Kohlensäure und das Eisen restlos entfernt, während das Mangan bis auf 0,2 mg/1 herunterging. Angesichts dieser Zahlen ist ohne weiteres ersichtlich, daß eine erheblich höhere Reinigungswirkung zur gleichzeitigen Entfernung von Eisen, Mangan und aggressiver Koh-Iensäure aus Grundwässern durch das Schwebefilter von Eisen- und Manganhydroxyd unter Katalysatorenzusatz und bei gleichzeitiger Verwendung von fein verteilter Luft durch poröse Filterplatten hervorgerufen wird.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Reinigung von Trinkwässern aller Art, insbesondere solchen Wässern, die Eisen, Mangan und aggressive Kohlensäure enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausscheidung der sämtlichen genannten Verunreinigungen in einem einzigen Arbeitsgang erfolgt, während sich das Wasser langsam vorwärts bewegt und ihm dabei durch an sich bekannte Zuführung von Druckluft mittels poröser Filterplatten oder ähnlich wirkender Einrichtungen eine spiralige Umwälzung senkrecht zu seiner Fortbewegungsrichtung aufgezwungen wird und ihm während dieser Behandlung Schwermetallhydroxyde bzw. -superoxyde zugesetzt werden, die als Schwebefilter den ausgeschiedenen Eisen- und Manganschlamm adsorbieren.
2. 2.. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den als Schwebefilter dienenden Hydroxyden und Superoxyden der Schwermetalle ein kleiner Prozentsatz von Verbindungen anderer Schwermetalle zugesetzt wird.