DE6600848U

DE6600848U - Vorrichtung zur behandlung von wasser mit gasen und anschliessender filtration des wassers ueber koernige massen

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Publication number: DE6600848U
Application number: DE6600848U
Authority: DE
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1968-06-21
Filing date: 1968-06-21
Publication date: 1969-01-30

Description

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METALLGESELLSCHAFT Frankfurt (ifein), 19. Juni 1968

Aktiengesellschaft DrEu/GKa

Hr. 5611

V-rrichtung zur Behandlung von Wasser mit Gasen und anschließender Filtration des Wassers über körnige Kassen

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung τοπ Wasser mit Sasen uri anschließender Filtration des Wassers über körniges Filtei^uaterial. Die neuerungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Behandlung von Wasser mit Ozon und anschließender Filtration geeignet.

Bei der Aufarbeitung von Wasser sind Verfahren bekannt geworden, die das Wasser zuerst mit Ozon behandeln und anschließend filtrieren, z. B. über eine Schicht aus Aktivkohle (vgl. Gas-Wasserfach j_03; 793 und Gas-Wasserfach jKH; 1261 bis 1271). Bei diesen Verfahren wird daa aufzubereitende Wasser zuerst mittels eines Injektors mit ozonhaltiger Luft gemischt, dann in einen Zwischenbehälter eingeleitet, in dem sich die Restluft zur VerHiöidung von milchigen Trübungen des in das Versorgungsnetz abgegebenen Wassers abtrennt. Das von Gasblasen befreite Wasser wird aus dem Zwischenbehälter entnommen und anschließend filtriert. Es sind auch Vorrichtungen bekannt, welche die Ozonbehandlung und die Filtration in einem Behälter vornehmen. Hierbei wird das Ozon im Gleich- oder Gegenstrom über Kontakt- und/ oder Füllkörper ausgewaschen und anschließend das mit Ozon behandelte Wasser im Behält erstell einer Filtration unterworfen. Bei solchen Vorrichtungen besteht die Gefahr, daß Gasblasen in das Filterbett eindringen und die Filtration zunehmend verlangsamen und erschweren. Diese Gefahr besteht auch, wenn Wasser z. B. zum Zwecke der Belüftung oder Kohlendioxydaustreibung mit Sauerstoff oder Luft begast und anschließend filtriert wird.

Die Neuerung geBtabtet diese Nachteile zu vermeiden und gewährleistet volle Abtrennung der Gasblasen aus dem mit Gasei behandelten wasser. Bei der neuerungägemäSen Vorrichtung wird das mit Gas gemischte Wasser mit tiner nach oben gerichteten Bewegungskomponente in eine Wasserschicht eingeleitet wjcxöt, über

der sich ein Gaspolster befindet und die auf der Filterschicht aus körnigen Filtermasse steht und aus der das Wasser von oben nach unten durch die Filterschicht filtriert wird.Das

exner mit Gas gemischte Wasser kann mit/Strömungsgeschwindigkeit bis 1,5 m pro Sekunde in die auf der Filterschicht stehenden V/asserschicht eingeleitet werden. Es ist zweckmäßig, wenn das mit Gas gemischte Wasser vor der Einleitung in die Wasserschicht durch eine Strömungsstreeke von mindestens 2 m geführt wird, um eine ausreichende Kontaktzeit zwischen dem Gas und dem Wasser zu gewährleisten.

Bei der Ozonbehandlung von Wasser wird dadurch schon nach außerordentlich kurzen Kontaktzeiten im Bereich von wenigen Sekunden eine vollständige Umsetzung der mit Ozon umsetzbaren im Wasser enthaltenen Stoffe bewirkt. Die Begasung von Wasser mit anderen Gasen, beispielsweise mit Luft zum Zwecke der Sauerstoffanreicherung oder zur Kohlendioxidaustreibung ist ebenfalls möglich.

Das zu behandelnde Wasser wira. in bekannter Weise, am vorteilhaftesten mit Hilfe eines Injektors mit dem Gas gemischt. Das mit Gas gemischte Wasser wird zunächst durch eine Strömungsstreeke von mindestens 2 m Länge ,geführt, uia einen ausreichenden Kontakt zwischen dem u;b und dem Wasser zu bewirken. Zweckmäßigerweise wird die Strömungestrecke von einem senkrecht stehenden Rohr gebildet. Dann wird das mit Gas gemischte Wasser mit nach oben gerichteter Bewegungskomponente in eine Wasserschicht eingeleitet, die auf der Filterschicht aus körnigen Filtermasse steht. Das bedeutet, daß der iPilt erbehält er so weit mit Wasser gefüllt ist, d<- ß sich die Wasseroberfläche oberhalb der Oberfläche der Filterschieht befindet. Die Wasserschicht oberhalb der Oberfläche der Filterschieht hat im allgemeinen eine Höhe von ca. 40 bis 100 cm oder auch mehr. In diese Wasserschicht, die unmittelbar auf der Filterschieht aus körnigen Filtermasse steht, wird das Gas-Wasser-Gemisch mit nach oben gerichteter Bewegungskoinponenten eingeleitet. Die Gasblasen steigen dann weiter auf unä sammeln sich dem über

der Wasserschicht befindlichen Gaspolster. Im allgemeinen wird im Gaspolster über der Wasserschicht ein Druck zwischen 0,5 bis 1 atü aufrecht erhalten. Die besten Trenneffekte zwischen dem Waseer-Gas-Gemisch erhält man, wenn das Wasser-Gas-Gemisch senkrecht von unten nach oben in die sich über der Filtermasse befinduction Wassersehicht eingeleitet wird. Das Wasser aus der Wasstrschicht durchströmt die Filterschicht, die auch aus mehreren verschiedenen Filterschichten verschiedener Filtermaterialien bestehen kann, von oben nach unten.

Die Neuerung wird an Hand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen je einen Vertikalschnitt durch eine neuerungsgemäße Vorrichtung in beispielsweiser und schematischer Darstellung.

Die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus dem zylindrischen Behälter 1 der unten von den» gewölbten Deckel 2 und oben von dem gewölbten Deckel 3 verschlossen ist. In dem Behälter ist eine wasserdurchlässige Unterlage, beispielsweise ein Sieb- oder Düsenboden 4 angeordnet. Auf der wasserdurchlässigen Unterlage 4 liegt eine Stützschicht 5 für die Filterschicht 6 aus körniger Filtermasse. Bie Stütsschickt 3 wird iE allgemeinen aus Kies gej bildet. Der Behälter 1 iat soweit mit Wasser gefüllt, daß über

j der Filterschicht 6 aus Körniger üitersässe eise rrässeraehicht

j 7 steht. Ober der Wasserschicht 7 befindet sich das Gaspolster

' 8. Durch die Mitte des Bodens 2, der wasserdurchlässigen

Unterlage 4 und der Stützschicht 5 sowie der Filterschicht 6 ' ist ein Rohr 9 geführt, das in der Wasserschicht 7 endet.

Am Boden 2 ist außerdem noch ein Stutzen 10 angebracht. An das j Rohr 9 und den Stutzen TO schließen die Verzweigungsstücke

' und 12 an. An den Enden der Verzweigungsstücke 11 und 12 sitzen

j die Ventile 13j 14, 15 und 16. Das zu behandelnde Rohw^sser

j wird durch die Leitung 17 geführt und tritt bei geöffnetem

Ventil 13 (Ventile 14 und 15 sind geschlossen, das Ventil 16 j geöffnet) in das Verzweigungsstück 11 und von hier in das

! Rohr 9 ein. Von dem Zuleitungsrohr 17 führt die

Abzweigung 18 ab, durch die von der Pumpe 19 ein Rohwasserteilstrom abgezweigt und dem Injektor 20 sugefordert wird, in dem die Zumischung des Gases erfolgt_} das dem Injektor durch die Leitung 21 zugeführt wird. Das au3 dem Injektor austretende Wasser-Gas-Gemisch tritt durch die Leitung 22 in das Verzweigungsstück 11 ein. Das mit Gas gemischte Wasser steigt im Rohr 9 mit einer Geschwidigkeit bis zu 1,5 m pro Sekunde nach oben. Das Rohr 9 hat zweckmäßigerweise eine Länge von mindestens 2 m, damit das Wasser-Gas-Gemisch in dieser Strömungsstrecke eine ausreichende Kontaktzeit hat, Während des Durchströmens des Rohres 9 reagiert das Gas mit dem Wasser. Beim Aufsteigen des Wasser-Gas-Gemisches in dem Rohr 9 tritt aus hydrostatischen Gründen eine Reduktion des Druckes an, wodurch die zuerst sehr fein verteilten Gasblasen ein immer größeres Volumen annahmen und dadurch eine relativ zum Wasser größere Steiggeschwindigkeit erhalten. Am Ende des Rohres 9 wird das Wasser-Gas-Gemisch in die Wasserschicht 7 eingeleitet. Die Gasblasen steigen weiter nach oben auf und sammeln sich über der Oberfläche der Wasserschicht 7 in dem Gaspolster 8. Das Wasser der Wasserschicht 7 durchströmt die ringförmig um das Rohr 9 angeordnete körnige Filterschicht 6, die Stützschicht 5 und die wasserdurchlässige Unterlage 4 von j oben nach unten und verläßt den Behälter durch den Anschluß-■ stutzen 10, über das Verzweigungsstück 12 und die Reinwasserableitung 23.

Die Höhe der Wasserschicht 7 wird bei der dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung durch eine selbsttätigwirkende Armatur konstant gehalten. Bei sinkendem Wasserspiegel im Behälter 1 öffnet sich das Schwimmerventil 25, das über die Flüssigkeitsleitung 24 mit der Wasserschicht 7 in Verbindung steht und gestattet, daß ein Teil des Gases aus dem Gaspolster 8 über den Anschlußstutzen 26 und die Leitung 27 in die Leitung 28 entweicht. Bei der Ozonbehandlung von Wasser ist der Leitung28 noch eine Vorrichtung 29 zur Vernichtung von Oson nachgeschaltet„

Als Filtermasse für die Filterschicht 6 können die in der Wasserreinigungstechnik üblichen Filtermaterialien, wie z. B. Quarzkies Anthrazit, Koks oder alkalische Massen verwendet werden.

Insbesondere bei der Ozonbehandlung von Wasser hat sich als Filtermasse körnige Aktivkohle bewährt. Die Filtermaterialien können nicht nur in einer Schicht sondern auch in mehreren unterschiedlichen dicken Schichten eingesetzt werden.

Die Filterschicht 6 ist rückspülbar. Zur Rückspülung werden die Ventile 13 und 16 geschlossen und Spülwasser bei geöffnetem Ventil 15 über das Yerzweigüngsstüok 12 und den Ansohlußstutsen IQ in des Behälter 1 eingeleitet. Das Spülwasser durchströmt die Filterschicht 6 von unten nach oben und verläßt die Vorrichtung durch das Rohr 9t das Verzweigungsstück 11 und das geöffnete Ventil

Bei der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung ist die Filterschicht in die beiden getrennt rückspülbaren FiIterschichten 6 a und 6 b unterteilt. Die untere Filterschicht 6 a ruht auf der wasserdurchlässigen Unterlage 4* Die obere Filterschicht 6 b ruht auf der wasserdurchlässigen Unterlage 30. Zwischen der wasserdürciiläääigen Unterlage 30 und dsr oberen Begrenzung der unteren Filterschicht 6 a befindet sich der Raum 31, der bei der Filtration mit abwärtsströniendem Wasser gefüllt ist. Die Behandlung und anschließende Filtration des Wassers wird so durchgeführt, wie es bei der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung erläutert worden ist. Zur getrennten Rückspülung der beiden FiIt er schicht en 6 a und 6 b mündet in den Raum 31 das nach außen führende Rohr 32, das sich in die Leitungen 33 und 34 mit den Ventilen 35 und 36 verzweigt. Wenn beide Filterschichten 6 a und 6 b gemeinsam rückgespült werden sollen, wird so verfahren, wie es bei der Figur 1 erläutert worden ist. Wenn nur die untere Filterschicht 6 a rückgespült werden soll, dann werden die Ventile 13, 14, 16 und 35 geschlossen und bei geöffnetem Ventil 15 Spülflüssigkeit über das Versweigungsstück 12 und den Anschlußstutzen 10 in den Behälter 1 eingeführt. Die Spülflüssigkeit durchströmt die Filterschicht 6 a von unten nach oben und wird über das Rohr 32 und die Leitung 34 bei geöffnetem Ventil 36 entnommen.

Soll die obere Filterschicht 6 b getrennt von der unteren FIlterschicht 6 a rückgespült werden,, dann werden die Yen-feile

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¹3, 1"5* 16 njid 36 geschlossen und die Ventile 14 und 35 geöffnet. Spülflüssigkeit wird durch die leitung 33 und das Rohr 32 in den Raum 31 eingeleitet und durchströmt <?ie "Piltersch oht 6 b von unten nach oben. Die Spnlflüssigkeit

dann das Rohr 9 vor. oben n?,ch unten und verläSt durch das geöffnete Venti"^{1 1}A.

^ie ^veiden Filterschichten 6 a und 6 "b können e.\\s verschiedenen kernige¹" PiItermaterialien bestehen. Bei der Behandlung von Wasser mit Ozon besteht mirdestens eine Filterschicht zweckmäßigerweise aus Aktivkohle.

Iv, einer aus Plexiglas gefertigten erfindungsgemäßen Vorrichtung, ähnlich der in Figur 1 dargestellten, wurde ein Rohwasser Tnii- Ozon behandelt. Die Abtrennung der Gasblasen war so gut, 'ünß pine T-asan reicherung in der "Filters chi chi, auch bei sehr langer Tiltrationsdauer nicht festgestellt werden konnte. Es war demgemäß eine sehr lange Filtrationsdauer ohne Zunahme ¹⁷¹I It erwiderstand es ftder eines Hück_L ingss dor Durchsatz-

PeiBpiel ?

In einer erfindirngsgemäßen Vorriohtnnf, ähnlich ^er in Figur dargestellten Vorrichtung, wurder verschiedene ^ohwasser mit con^altiger Luft behandelt uni arschl^ pßpnd filtriert. Pro Stande wurden 150 Liter Wasser in eine" Wasserstrahliniektor mit, 15 bis "7 Titer ozonhaltiger T.-uft vermischt und in die erf indungs.^eiuäßfi Vorrichtung P^-5η^eführt. ^f "■*.*)■ r Q ^er erfin^'ir.gscreTnäSen Vorrichtung war 3,3 τη lang ν.ηΛ hatte einen Durchmesser vor 8 mm. Die Str^nuncrRpePcVWnii r^ve-⁺ "betr'i" m -pro Stunde. Diese entspricht R^er ^nntaktseit rwi sehen "¹SSSr ¹¹JId ^ ρτπ Ο7.ητ\ νη" 3 ^

^ei einem Wasser mit einem Phenolg^halt von 1 mg pro Liter konnte nach der Ozonbe^vandlun^ kein Phenol mehr nachgewiesen werden.

Bei einem Wasser mit einem Mangangehalt von 0,5 mf pro Titer war nach der Ozonbehandlung alles Mangan zn Permanganat oxydiert worden.

Claims

Pa a. Schutzansprüeh

1.) Vorrichtung zur Behandlung von Wasser mit Gasen insbesondere mit Ozon und anschließender Filtration des Wassers über körnige Kissen, bestehend aus einem geschlossenen zylindrischen Behälter, in dem die Filtermasse auf einer wasserdurchlässigen Unterlage angeordnet ist, mit Zu- und Ableitungen für das Gas-Wasser-Gemisch und für das Wasser, gekennzeichnet durch eine auf der Filtermasse (6) stehende Wasserschicht (7), in der das Rohr (9) für die Zufünrung des Gaa-Wasser-Gemischs endet und über der sich ein Gaspolster (8) befindet.

2,) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein senkrechtes Rohr (S), durch den Boden (2) und die Filtermasse (6) hindurchgeführt ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschicht (6) aus Aktivkohle besteht,

4*) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mehrerer übereinander liegender FiIterschichten enthält.

5.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtersahicfrsen getrennt rückspülbar sind.

6.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (9) mindestens 2 m lang ist.

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