DE10024500A1

DE10024500A1 - Getauchtes Festbett-Flüssigkeitsfilter

Info

Publication number: DE10024500A1
Application number: DE10024500A
Authority: DE
Inventors: Franz Dietrich Oeste
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-21
Filing date: 2000-05-21
Publication date: 2001-11-29

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur beschleunigten Veränderung der Zusammensetzung einer wäßrigen Lösung unter der Einwirkung reaktiver Feststoffe, die als getauchtes und mindestens zum Teil geflutetes Festbettfilter angeordnet sind, das innerhalb eines Behälters eingetaucht ist, der die Flüssigkeit enthält, die mit dem Festbettfilter behandelt wird oder die bereits mit dem Festbettfilter behandelt ist. Die zu behandelnde Flüssigkeit wird als Gasblasengemisch über das Niveau des Festbettfiltereinlaufs gehoben und nach Abtrennen des Gases durch das Festbettfilter laufen gelassen. Das Verfahren erspart den fortgesetzten Einsatz einer Rührvorrichtung zur Kontaktverbesserung der Flüssigkeit mit dem reaktiven Feststoff. Mit dem Verfahren wird eine beschleunigte und verbesserte Einwirkung der reaktiven Feststoffe erreicht. Das Verfahren eignet sich für die Flüssigkeiten, bevorzugt ist jedoch seine Verwendung für die Behandlung wäßriger Flüssigkeiten.

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur beschleunigten Veränderung der Zusammensetzung einer wäßrigen Lösung unter der Einwirkung reaktiver Feststoffe, die als getauchtes Festbettfilter mit mindestens zum Teil geflutetes Festbettfilterbett angeordnet sind, das innerhalb eines Behälters eingetaucht ist, der die Flüssigkeit enthält, die mit dem Festbettfilter behandelt wird oder die bereits mit dem Festbettfilter behandelt ist. Die zu behandelnde Flüssigkeit wird als Gasblasengemisch über das Niveau des Festbettfiltereinlaufs gehoben und nach Abtrennen des Gases durch das Festbettfilter laufen gelassen. Das Verfahren erspart den fortgesetzten Einsatz einer Rührvorrichtung zur Kontaktverbesserung der Flüssigkeit mit dem reaktiven Feststoff. Mit dem Verfahren wird eine beschleunigte und verbesserte Einwirkung der reaktiven Feststoffe erreicht. Das Verfahren eignet sich für alle Flüssigkeiten; bevorzugt ist jedoch seine Verwendung für die Behandlung wäßriger Flüssigkeiten.

Allgemein bekannt ist das Verfahren der Teezubereitung mit einem eingehängten Teebeutel oder einem eingehängten sogenannten Tee-Ei. Hierbei gibt der in dem Tee-Ei oder Teebeutel eingehauste Tee seine Inhaltsstoffe an das Wasser ab. Der Austrag der Inhaltsstoffe erfolgt durch Diffusion und Konvektions-Strömung des heißen Wassers durch das Tee-Ei. Ein hinreichender Austrag der Inhaltsstoffe dauert nach diesem Verfahren mindestens 3 Minuten. Es ist wünschenswert, diese Zeit wesentlich zu verkürzen.

Ein neueres Verfahren der Wasserreinigung benutzt in Wasser eingehängte Beutel, Behältnisse oder Bündel entsprechend einem Tee-Ei, die reaktive Wollen aus Papier oder Holz enthalten. Die Wasserreinigung mit dieser Methode im "Eintopf-Verfahren" dauert etwa 15 Minuten wenn das Wasser heiß ist, und bis zu 6 Stunden wenn das Wasser kalt ist. Es wäre eine Energieverschwendung, wenn das Wasser erhitzt wird, allein aus dem Grund der Beschleunigung der Reinigungsoperation. Außerdem wird in vielen Fällen gereinigtes Wasser von kühlen Temperaturen gewünscht. Es ist wünschenswert, auch kaltes Wasser innerhalb von Minuten zu reinigen.

Unter Festbettfiltern werden hier nicht nur die auf die grob-partikuläre Flüssigkeitsinhaltsstoffe wirkenden Einrichtungen wie z. B. Kiesbett oder Filterpapier verstanden, sondern insbesondere all jene Reaktoren, mit denen gelöste bis kolloid dispergierte Bestandteile aus Flüssigkeiten entfernt werden oder auch den Flüssigkeiten hinzugefügt werden. Unter Festbettfiltern werden daher hier all jene Reaktoren mit reaktiven Festbetten verstanden, die eine füssige Phase, die das Festbett durchströmt, in ihrer Zusammensetzung verändern. Festbettfilter verfügen damit über mindestens eine der Eigenschaften
Adsorption gelöster Stoffe,
Absorption gelöster Stoffe,
Desorption sorbierter Stoffe (Extraktion),
Lösung löslicher Stoffe (Extraktion),
Chemische Reaktionen mit gelösten Stoffen,
katalytische Beschleunigung/Lenkung chemischer Reaktionen,
Photokatalytische Beschleunigung/Lenkung chemischer Reaktionen,
Feldelektrische Beschleunigung/Lenkung chemischer Reaktionen,
elektrochemische Reaktionen mit gelösten Stoffen,
mit Hilfe derer sie Inhaltsstoffe einer Flüssigkeit verändern können.

Unter die Kategorie der Festbettfilter fallen nach dieser Klassifikation beispielsweise

- Formkorn-Aktivkohlefilter für die Abscheidung gelöster Stoffe aus Wasser,
- Metallspäne zur reduzierenden Mineralisation von wassergelösten Halogenorganika,
- Festbettfilter aus Palladium-belegten Partikeln zur Nitratreduktion mit Wasserstoff
- Ionenaustauscher-Harz-Filter für die Wasserenthärtung,
- ölhaltige Makroporöse Polyolefin-Partikel-Filter zur PAK-Abscheidung aus Wasser,
- Ammoniak- oder Jod-dotierte Aktivkohlefilter als Sulfid-Oxidationskatalysator,
- Cer-dotierte Partikelfilter zur katalytischen CS₂-Hydrolyse und Sulfid-Oxidation,
- Titandioxidpartikel zur photolytisch induzierten Oxidation mit Hydroxylradikalen
- Teebeutel und Teefilter, die das Wasser mit Teeinhaltsstoffen anreichern,
- Teebeutel, die das Wasser mit Teeinhaltsstoffen und Zucker anreichern
- Festbettfilter aus Sand und Gips zur Sulfatdotierung des Grundwassers,
- Festbettfilter aus Sand und Eisenfeile zur Eisendotierung des Grundwassers,
- Extraktion von Alkaloiden aus Pflanzen und Pilzen

Zwar lassen sich die genannten reaktiven Wollen, mit denen prinzipiell alle oben genannten Operationen vornehmen lassen, sehr gut in herkömmliche Festbettfiltersystemen einsetzen, durch die die zu behandelnde Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, hindurchlaufen gelassen wird. Vor der Methode der Wasserreinigung im "Eintopf-Verfahren" durch eingelegte oder darin bewegtes Filtermaterial hat das herkömmliche Festbettfiltersystem den besonderen Vorteil, daß bei besserem Reinigungsergebnis eine weit geringere Filtermaterialmenge benötigt wird. Diese Systeme haben aber den Nachteil, daß sie insbesondere für den Einmal-Einsatz, für den dieses Filtermaterial konzipiert ist, zu aufwendig sind.

Ein weiterer Nachteil dieser Eintopf-Methode ergibt sich dann, wenn Flüssigkeitsinhaltsstoffe wahrend der Behandlung feinteilige Ausscheidungen bilden. Diese werden zwar zu erheblichen Anteilen an den Fasermaterialien sorptiv gebunden, der verbleibende Anteil setzt sich als feines Sediment ab oder verbleibt als Trübstoff in der gereinigten Flüssigkeit. Ein typisches Beispiel dafür ist die Behandlung von Grundwasser zur Arsenabscheidung. Die arsenhaltigen Wasser entstammen vielfach reduzierten Aquiferen, die einen erhöhten Eisen-II-hydrogencarbonat- Gehalt aufweisen. Im Kontakt mit Licht und Luft scheiden sie rasch feinteilige Eisen-III-hydroxid-Niederschläge aus, die nur unvollständig von den neuen wirkstoffhaltigen Fasermaterialien zurückgehalten werden.

Daher besteht die Aufgabe, ein einfach und sicher zu handhabendes Eintopf-Verfahren zu finden, das auch vorteilhaft zur effektiven Verhinderung von Schlammsedimenten aus Fällungsprozessen wahrend des Filtrationsvorgangs eingesetzt werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines getauchten Festbettfilters mit mindestens teilweise geflutetem Festbett enthaltend reaktive Feststoffe gemäß Anspruch 1 bis 5 gelingt überraschend einfach sowohl die Verkürzung der Wasserzubereitung zu Tee als auch zu gereinigtem Wasser. Darüberhinaus übertreffen die Reinigungsergebnisse bei geeigneter Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen diejenigen, die mit dem herkömmlichen Verfahren erzielbar waren. Darüber hinaus kann das Verfahren überall dort eingesetzt werden, wo Flüssigkeiten durch bekannte Reaktion mit Feststoffen an Inhaltsstoffen abgereichert werden sollen oder durch Reaktion mit Feststoffen mit Inhaltsstoffen angereichert werden sollen. Insbesondere die Fällung von Eisenhaltigen Schlämmen bei der Reinigung von reduziertem Grundwasser wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren weitgehend verhindert. Das Verfahren kann in zahlreichen Anwendungen, von denen die wichtigsten in Anspruch 5 genannt sind, eingesetzt werden. Darüber hinaus lassen sie sich hervorragend auch als Alternative zu den herkömmlichen Festbettfiltersystemen einsetzen, durch die die zu behandelnde Flüssigkeit nur einmal hindurchläuft. Dies gilt prinzipiell für alle der oben genannten Festbettfiltereigenschaften. Nachfolgend wird das Verfahren beschrieben.

Zu dem erfindungsgemäßen Verfahren ist mindestens eine Vorrichtung notwendig, mittels der Gas innerhalb des Behälters, der die zu behandelnde Flüssigkeit enthält, abgesondert wird, das dann in gefaßter Form als Blasen-Flüssigkeitsgemisch über das Flüssigkeitsniveau des Behälters aufsteigt.

In einer zweiten Vorrichtung, dem getauchten mindestens teilweise gefluteten Festbettfilter, die separat von der ersten oder mit dieser gekoppelt sein kann, befindet sich wirkstoffhaltiges Filtermaterial in der Form eines vorzugsweise zylindrischen Festbettes, das dicht von einer zylindrischen Einhausung umschlossen ist. Vorzugsweise ist das zylindrische Festbett so angeordnet, daß die Zylinderachse in eine überwiegend vertikal ausgerichtete Richtung weist. Das Festbett muß nicht notwendig einen hydraulisch durchlässigen Boden haben, wenn es sich um ein selbststabiles Festbett aus faserigem Material handelt. Für den Fall, daß es sich um eine geschüttetes Festbett aus körnigem Material handelt, ist ein Siebboden oder ähnlich durchlässiges Bodenteil notwendig.

Die zylindrische, vorzugsweise flüssigkeitsdichte Einhausung des Festbettfilters reicht vorzugsweise über das Niveau der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter, während die Oberkante des Festbettes unter dem Niveau der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter liegt. Vorzugsweise ist die Einrichtung der Festbetteinhausung und die Flüssigkeitshebe-Vorrichtung aneinander befestigt. Der Ablauf der aus dem Blasen-Flüssigkeits-Gemisch abgetrennten flüssigen Phase ist derart angeordnet, daß er auf die flüssigkeitsbedeckte Oberseite des Festbettfilters abfließt. Beim Durchlauf des Festbettfilters in der Form einer Pfropfenströmung wird die Flüssigkeit behandelt und gelangt nach Durchlauf des Filters direkt in die Flüssigkeit des Flüssigkeitsbehälters zurück.

Weniger bevorzugt sind jene Varianten des getauchten Festbettfilters, bei denen das Niveau der Flüssigkeitsoberfläche im Einlauf des Festbettfilters wesentlich höher liegt, als das Niveau der Flüssigkeit des Behälters, in dem das Festbettfilter in eingetauchter Stellung angeordnet ist. Entweder schwimmt es in dem Behälter, was grundsätzlich bevorzugt ist, oder es ist in den Behälter eingehängt. Diese Anordnung wird beispielsweise dadurch erzielt, wenn der Reinwasserablauf aus dem Filter U-förmig bzw. syphonartig erfolgt auf einem Niveau oberhalb der Oberkante des Festbetts, um auch bei dieser Verfahrensvariante eine Überflutung des Festbettfilters zu erreichen.

Weniger bevorzugt ist auch jene Variante des eingetauchten Festbettfilters, das am Boden eines Flüssigkeitsbehälters in der Flüssigkeit angeordnet ist.

Noch weniger bevorzugt sind die Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen im Filterbetrieb keine Flüssigkeit über der Oberkante des Festbettfilters auf der Einlaufseite steht. Diese Filter, bei denen der Flüssigkeitsspiegel mit der Oberkante des Festbettfilters zusammenfällt oder darunter angeordnet ist zeigen eine schlechtere Leistung. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen Oberkante Festbett und Wasserspiegel mindestens 1/4 der Filterstrecke.

In einer anderen ebenfalls bevorzugten Version des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung größerer Wassermengen, zum Beispiel Abwasser, kann der Ablauf aus dem Festbettfilter separat gefaßt und in einen gesonderten Vorlagebehälter abgelassen werden.

In einer weiteren Verfahrensvariante schwimmt das Festbettfilter in dem Vorlagebehälter mit dem Reinwasser, das mit dem Festbettfilter erzeugt wurde, oder ist dort eingehängt oder liegt auf dessen Boden. Dabei wird das Rohwasser aus dem Rohwasserbehälter unter Schwerkraftwirkung, gashebergepumpt oder andersartig gepumpt aus dem Rohwasserbehälter in das Festbettfilter geleitet wird.

Vorzugsweise ist mindestens das Festbettfilter für sich oder auch in der Form der aneinander fixierten Kombination der beiden Vorrichtungen (Gasheber und Festbettfilter) mit Schwimmkörpern versehen, die die gesamte Vorrichtung in Bezug zur Flüssigkeitsoberfläche auf konstantem Niveau zu halten. Fig. 1 zeigt beispielhaft schematisch die wesentlichen Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens. Armaturen zur Gasregelung bzw zur Regelung des Flüssigkeitseinlaufs in das Filter sind nicht dargestellt.

Die an und für sich bekannten Vorrichtungen, die der Aufnahme von reaktiven Feststoffen dienen, die zur Desorption, Lösung, Extraktion oder zur Sorption von Flüssigkeitsinhaltsstoffen eingesetzt werden, zeichnen sich dadurch aus, daß die Einhausung der Feststoffe Öffnungen enthält, durch die das zu behandelnde Wasser ein- und austreten kann. Unter Sorption und Desorption werden hier auch diejenigen Prozesse verstanden, bei denen chemische Umwandlungen wie z. B. Oxidation oder Reduktion von Stoffen ablaufen. Alle ablaufenden physikalischen und chemischen Vorgänge der Sorption und Desorption können unter dem Begriff Reaktion zusammengefaßt werden. Die Vorrichtungen zur Sorption, Desorption und Extraktion werden hier allesamt unter dem Begriff Festbettfilter geführt. Die reaktiven unlöslichen und löslichen Substanzen werden unter dem Begriff Filtermaterial zusammengefaßt.

Wegen ihrer besseren Durchströmbarkeit werden unter den eingehausten Filtermaterialien die grob wolligen den fein-faserigen Materialien vorgezogen. Weniger bevorzugt sind die partikulären Materialien. Unter den grob-wolligen Materialien sind wiederum die bevorzugt, bei denen die grobe Wolle aus feinen Fasern zusammengesetzt ist.

Kennzeichnendes Merkmal der erfindungsgemäßen getauchten Festbettfilter ist, daß sie von dem flüssigen Ausfluß eines Gashebers durchströmt werden und daß diese Strömung weitgehend parallele Strömungspfade über die gesamte Filterstrecke zwischen Filtereinlauf und Filterauslauf aufweist. Dies wird erreicht durch eine weitgehend hydraulisch dichte Umhausung der Filterstrecke, die nur auf der Einlauf und Auslaufseite des Festbettfilters hydraulisch leicht permeabel ist.

Nicht nur eine erhebliche Beschleunigung der Reaktion, sondern auch eine erhebliche Verbesserung der Reinigungsleistung des zu reinigenden Wassers und eine erhebliche Verbesserung der Aufnahmekapazität des Filtermaterials wird erzielt, weil der Strömung durch das Festbett eine Richtung gegeben wird. Dadurch entwickelt sich in dem durchströmten Festbettfilter eine definierte Bewegung der Massenübergangszone in Strömungsrichtung.

Durch gezielte Gestaltung des Festbettfilters als Rohr mit zwei Öffnungen, einer Einstrom- und, einer Ausstromöffnung, kann die Funktion des Festbettfilters nochmals verbessert werden.

Neben Wasser lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Prinzip auch alle anderen flüssigen Phasen behandeln. Die Wasserbehandlung mittels dem erfindungsgemäßen Festbettfilter ist jedoch Hauptzweck des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Besonders in strukturschwachen Gebieten ist es für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, die photovoltaische Energieerzeugung als Energiequelle für Gaspumpen oder galvanische Gaserzeuger zu nutzen, zumal für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtungen nur minimale Energiemengen benötigt werden, die ohne Weiteres durch kleine preiswerte Photovoltaik-Elemente geliefert werden können. Daneben können auch Gasreservoire wie Druckgasflaschen, Ballone, Gasometer, Gummischläuche aus der Bereifung, Fahrzeugreifen eingesetzt werden. Auch die manuelle Befüllung der Gasreservoire ist möglich.

Verschiedene Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auch fest mit dem Wasserbehälter verbunden sein.

Von besonderem Vorteil erweist sich die Methode der Strömungsauslösung durch Gaseinleitung dann, wenn in reduzierenden Wässern Eisen oder andere reduzierten Stoffe entfernt werden sollen. Bei Verwendung oxidanshaltiger Gase, vorzugsweise sauerstoffhaltiger Gase werden die reduzierten Stoffe oxidiert und können ggf. wie z. B. Eisen und Mangan als Oxide, Mischoxide, Hydroxide oder Gemische davon zur Sedimentation und/oder Abscheidung an den reaktiven festen Sorbenten-Desorbenten.

Mit nur wenigen Filtermaterialien, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in den Festbettfiltern umströmt und/oder durchströmt werden, lassen sich zahlreiche Klassen von Stoffen aus Flüssigkeiten entfernen. Beispiele für Stoffe und dafür geeignete Sorptionsmittel, mit denen diese Stoffe aus wäßrigen Phasen entfernbar sind, sind zum Beispiel:
Schwermetalle, Radionuklide, Aluminium, Arsen, Sulfid, reduzierte Schwefelverbindungen, Cyanid, Selen, die an vorzugsweise mit Oxiden und Mischoxiden des Eisens und/oder Mangans und/oder metallisches Eisen enthaltenden Partikeln beschichteten oder daraus bestehenden körnigen und/oder faserhaltigen Sorbenten-Desorbenten gebunden werden können,
Schwermetalle, Aluminium, Erdalkalien, können an vorzugsweise mit Carboxylsäure- bzw. Carboxylat-Gruppen enthaltenden Stoffen, wie z. B. Seifen, Fettsäuren, Kalkseifen, Huminstoffe, Huminatsalze, Alginate, mit denen Sorbenten-Desorbenten-Partikel oder -Fasern beschichtet sind oder aus denen diese bestehen körnigen und/oder faserhaltigen Sorbenten-Desorbenten gebunden werden,
Brom, Jod, Chlor und organische Verbindungen, die an vorzugsweise mit Aktivkohlepartikeln beschichteten oder daraus bestehenden Sorbenten-Desorbenten gebunden werden können,
Fluorid, das an vorzugsweise mit mindestens einem Stoff aus den Gruppen der mit Aluminiumhydroxiden und Eisen-III-hydroxiden beschichteten oder daraus bestehenden Sorbenten-Desorbenten gebunden werden kann,
Quecksilber, das an vorzugsweise mit mindestens einem Stoff aus den Gruppen der Ionenaustauscher oder amalgamierbaren Metallen beschichteten oder daraus bestehenden Sorbenten-Desorbenten gebunden werden kann.
Erdalkalien, die an vorzugsweise mit mindestens einem Stoff aus den Gruppen der Ionenaustauscher, Alginsäuren, Zeolithe, Huminstoffe beschichteten oder daraus bestehenden Sorbenten-Desorbenten gebunden werden können.

Die Desorption, Lösung und Extraktion von sorbierten oder löslichen Stoffen aus pflanzlichen und tierischen Organismen sowie den Pilz-Organismen, die frisch, getrocknet, geröstet oder andersartig vorbehandelt sein können, ist ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich. Das gleiche gilt für künstlich auf die Festbett-Filtermasse aufgetragene Stoffe, wie z. B. Pharmaka, Alkaloide, Geschmackstoffe, Geschmacksverstärker, Aromen, Riechstoffe, Duftstoffe. Auch diese Stoffe lassen sich ebenfalls an Trägern, wie z. B. Fasern und/oder Partikel enthaltenden Filterstoffen zur raschen Desorption/Extraktion fixieren.

Fig. 1 zeigt die Entfernung von Arsen aus einem gelöstes Eisen enthaltenden Brunnenwasser als typischen Anwendungsfall für das erfindungsgemäße Verfahren:

Das mit dem Reaktivstoff angereicherte Filtermaterial hat die Form von brauner Papierwolle, die mit dem Reaktivstoff aus Eisen-II-chlorid durch alkalische Fällung generiertem Eisen-II-hydroxid, das an der Luft zu Eisen-III-hydroxid oxidiert worden ist, angereichert ist. Die Papierwolle, die im zylindrischen Kunststoff-Netzschlauch von 50 mm Länge und 40 mm Durchmesser vorliegt und 5 g wiegt, ist in eine zylindrische Duran-Glaseinhausung von 100 mm Länge und 32 mm Innendurchmesser (2) als Reaktivstoff-Festbett (grob schraffiert, 1), eingesteckt, die mit drei Schwimmblasen (eng schraffiert, 3) an der Wasseroberfläche (17) in dem nicht dargestellten Behälter gehalten wird. Der Behälter enthält 5 l Brunnenwasser, dessen Arsengehalt zu reduzieren ist. Mittels Gasheber (6) wird Wasser-Gasgemisch (5) in den gegen die Wasseroberfläche (17) durch die Aufkantung der Glaseinhausung (2) abgedämmten Einlaufbereich des Reaktivstoff-Festbetts (grob schraffiert, 1), gemäß der als Pfeile (11) angezeigten Strömungsfäden gefördert. Dabei kommt es zur Abtrennung des Gases, in diesem Fall Luft, die in die Atmosphäre entweicht. Es stellt sich dabei über dem Einlaufbereich des Reaktivstoff-Festbetts (grob schraffiert, 1), ein geringfügig über dem Wasserspiegel des Behälters (17) liegender Wasserspiegel (18) ein. Dadurch wird das abgetrennte Wasser gleichförmig in der Form einer laminaren Pfropfenströmung mit annähernd parallel verlaufenden Strömungslinien durch das Reaktivstoff-Festbett (grob schraffiert, 1) gefördert. Das Reaktivstoff-Festbett (grob schraffiert, 1) ist etwa 10 mm unterhalb des Wasserspiegels (18) im ständig überfluteten Bereich angeordnet. Nach Durchströmen des Reaktivstoff-Festbetts (grob schraffiert, 1), das auf der ringförmig umlaufenden Aufkantung (15) ruht, gelangt das gereinigte Wasser gemäß der Strömungslinien (12) wieder in den nicht dargestellten Behälter zurück. Aus dem nicht dargestellten Behälter wird das zu reinigende Wasser durch den Krümmer des Gashebers (6) gemäß Strömungslinie (10) hineingezogen. Die Luft zum Betrieb des Gashebers wird über das metallische Kapillarrohr (4) in den Gasheber (6) geleitet. Wie die Analysenergebnisse nachweisen, gelingt es, innerhalb einer Stunde, aus den 5 l Wasser, die 50 µg/l gelöstes Arsen und etwa 1 mg/l gelöstes Eisen enthalten, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren über 80% des Arsens zu entfernen. Das Wasser ist danach ungetrübt und es hat sich kein Schlammsediment gebildet.

Der Gasheber (6) ist in der Fig. 1 als separates Teil dargestellt, der an der schwimmenden Duran-Glaseinhausung (2) angehängt ist. In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Gasheber (6) aus Glas auch direkt mit der Glaseinhausung dergestalt verbunden sein, daß das geförderte Gas-Flüssigkeitsgemisch durch einen röhrenförmigen Auslaß, der mit der Glaseinhausung (2) verschmolzen ist, direkt in den Einlauf des Festbettfilters (1) gefördert werden.

Anstelle von Duran-Glas können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen auch aus einem oder mehreren Werkstoffen aus den Gruppen der Gläser, der Kunststoffe, der Metalle, und der Keramischen Werkstoffe gefertigt sein. Bevorzugte Werkstoffe sind unter den Metallen das Silber, die silberhaltigen Legierungen und versilberte Metalle, die rostfreien Edelstähle, Gold und vergoldete Metalle, das Zinn oder verzinnte Metalle. Bevorzugte Werkstoffe sind unter den Gläsern jene, die Silber in der Form von Halogeniden enthalten. Bevorzugte Werkstoffe sind unter den Keramiken jene, die Silber in der Form von Halogenid-haltigen Glasuren oder Auflagen von metallischem Silber enthalten. Bevorzugte Werkstoffe sind unter den Kunststoffen jene, die Silber in einer oder mehrerer der Formen von Silber-haltigen Pigmenten, von organischen Komplexverbindungen oder von Salzen organischer Säuren enthalten. Die bevorzugte Verwendung der silberhaltigen Werkstoffe bewirkt eine keimabweisende Oberfläche der Vorrichtung, wenn im wäßrigen Millieu gearbeitet wird.

Bezugszeichen-Liste

1

wirkstoffhaltige Filterwolle

2

Einhausung für das Filtermaterial

3

gasgefüllte Auftriebskammer

4

Gaseinleitungsrohr

5

auftreibendes Blasen-Flüssigkeits-Gemisch

6

Gasheber mit Ablauf des aufgetriebenen Blasen-Flüssig keits-Gemisches in den Festbettfilter-Einlauf

7

-

8

-

9

-

10

Flüssigkeits-Einstrom in den Gasheber

11

Flüssigkeitsausstrom aus dem Gasheber

12

Flüssigkeitsausstrom aus dem Festbettfilter

13

Flüssigkeitsausstrom aus dem Festbettfilterauslauf

14

-

15

ringförmig umlaufende Kante an der Einhausung auf die sich das Festbettfilter abstützt

17

Flüssigkeitsoberfläche in dem nicht dargestellten Behälter

18

Flüssigkeitsoberfläche im Festbettfilter-Einlauf

Claims

1. Verfahren zur beschleunigten Veränderung und/oder weitergehenden Veränderung der Zusammensetzung von flüssigem wäßrigen Fluid in der Form von Wasser, wäßriger Flüssigkeiten oder wäßrigen Lösung, für einen oder mehrere Zwecke der Wasserreinigung für die häusliche Trinkwassergewinnung, für die Zubereitung von Getränken für den menschlichen und tierischen Bedarf durch Reinigung, für die Zubereitung von Getränken für den menschlichen und tierischen Bedarf durch Desorption und/oder Lösung und/oder Dispersion von Wirkstoffen, für die Zubereitung von Getränken für den menschlichen und tierischen Bedarf durch Auflösung von Wirkstoffen, für die Herstellung von pharmazeutischen Präparaten und für die Abwasserreinigung, in einem Flüssigkeitsreservoir, bestehend aus einem oder mehreren Behältern die miteinander hydraulisch kommunizieren, und daß innerhalb oder außerhalb des Flüssigkeitsreservoirs mindestens ein untergetauchtes oder zumindest teilweise untergetauchtes Festbettfilter mit geflutetem Festbett angeordnet ist, mit dem die Flüssigkeit des Flüssigkeitsreservoirs behandelt wird und aus dem die behandelte Flüssigkeit in das Flüssigkeitsreservoir zurückströmt oder in eine separate Vorlage für behandelte Flüssigkeit einströmt,
wobei die durch Reinigung mit dem Festbettfilter zu behandelnde wäßrige Lösung in dem Flüssigkeitsreservoir in ihrem Bestand an einem oder mehreren der gelösten Stoffe aus der Gruppe der Schwermetalle, aus der Gruppe der Metalloide, des Aluminiums, aus der Gruppe der Erdalkalien, aus der Gruppe der Halogenverbindungen, aus der Gruppe der Radionuklide, aus der Gruppe der reduzierten Schwefelverbindungen, des Cyanids, des Nitrats, aus der Gruppe der organische Stoffe, gemindert wird und/oder
wobei die Zubereitung mittels des Festbettfilters durch einen oder mehrere Prozesse der Desorption und/oder Auflösung mit der zu behandelnden wäßrigen Lösung in dem Flüssigkeitsreservoir in ihrem Bestand an einem oder mehreren der löslichen und/oder dispergierbaren Stoffe aus der Gruppe der Pharmaka, aus der Gruppe der Inhaltsstoffe von Pflanzen, aus der Gruppe der Inhaltsstoffe von Pilzen oder aus der Gruppe der Inhaltsstoffe von Tieren, aus der Gruppe der Alkaloide, aus der Gruppe der Geschmacksstoffe, aus der Gruppe der Geschmackstoffverstärker, aus der Gruppe der Aromen, aus der Gruppe der Duftstoffe, angereichert wird,
indem durch einen oder mehrere der Prozesse der chemischen Reaktion, der physikalischen Reaktion, der Sorption, der Desorption, der Lösung, an dem in dem Flüssigkeitsreservoir angeordneten Festbettfilter enthaltend mindestens einen der Bestandteile feste und/oder flüssigen Reaktivstoff enthaltend Fasern und/oder Partikel, die mindestens einen der Bestandteile enthalten
überwiegend feste und zumindest in der flüssigen Lösung schwer löslichen Reaktivstoffe aus mindestens einer der Stoffgruppen der Sorbentien, der Katalysatoren und/oder der chemischen Reagentien enthalten,
überwiegend feste und zumindest in der flüssigen Lösung lösliche Reaktivstoffe aus mindestens einer der Stoffgruppen der Desorbentien, der löslichen Stoffe, der löslichen Bindemittel, enthalten
und wobei die Filterstrecke des Festbettfilters zwischen einem Einlauf und einem Auslauf mittels hydraulisch wirksamer Einhausung umschlossen ist und wobei die Filterstrecke mit überwiegend parallel verlaufenden Strömungsfäden durchströmt wird und wobei die Filterstrecke des Festbettfilters vollständig untergetaucht ist oder zumindest teilweise untergetaucht ist,
dadurch gekennzeichnet, daß dazu an mindestens einer Lokalität in mindestens einem Behälter des Flüssigkeitsreservoirs ein gasförmiges Medium derart zugeführt und abgesondert wird, daß es in der Form eines Blasen-Flüssigkeitsgemisches in einem Rohr aufsteigt und daß aus dem aufgestiegenen Flüssigkeits-Blasengemisch die Gasblasen abgetrennt werden und daß der verbleibende Flüssigkeitsanteil durch die Filterstrecke des Festbettfilters hindurchgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festbettfilter schwimmend angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Festbettfilter hängend angeordnet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Festbettfilter liegend angeordnet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Festbettoberfläche des Festbettfilters zu der darüber stehenden Flüssigkeitsoberfläche mindestens ¼ der Filterstrecke beträgt.