DE10118940A1

DE10118940A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von feststoff- und mikroorganismenfreiem Trink- und Brauchwasser aus Frisch- oder Abwasser

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Publication number: DE10118940A1
Application number: DE2001118940
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2002-10-24

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

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.