DE2719529A1 - Koagulations- und adsorptionsmittel zur wasserklaerung, unter seiner verwendung durchgefuehrtes wasserklaerungsverfahren und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

and Industrial Research Möhlstraße 37

D-8000 München Organization

, _ΊΊ , ^ , . Tel.:08S/982G35 Ό/

Campbell, Australien Telex: 0529802 r.oklf.1

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Koagulations- und Adsorptionsmittel zur Wasserklärung, unter seiner Verwendung durchgeführtes Wasserklärungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Material zum Entfernen suspendierter Verunreinigungen aus bzw. zum Entfärben von Wasser durch Koagulation und Adsorption. Das neuartige Material führt zu einer rascheren und stärkeren Klärung und Entfärbung als eine übliche Alaunbehandlung. Darüber hinaus v/ird es im Vergleich zu für derartige Behandlungen üblichen Koagulationsmittelmengen lediglich in geringer Menge benötigt. Vorzugsweise bedient man sich erfindungsgemäß eines magnetisieren oder magnetisierbaren Materials zur Erleichterung des Absetzens des Schlamms und der Wiedergewinnung und Wiederverwendung des Koagulationsmittels.

Die Erfindung betrifft ferner noch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Viasserreinigung bzw. -klärung unter Ausnutzung des beschriebenen neuen Materials.

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Dr.F/rn

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Das derzeit übliche Verfahren zur Klärung und Entfärbung trüber Wasser und Abläufe besteht in einer Koagulation und einer nachgeschalteten Sandfiltration. Hierbei wird das Wasser mit einer geeigneten Menge eines Aluminiumsäfees oder Eisen(III)salzes (Koagulationsmittel) gemischt und dann auf einen pH-Wert eingestellt, bei welchem das jeweilige Hetall unlösliche, teilweise geladene Hydrolyseprodukte bildet. Für Aluminiumsulfat (Alaun) reicht der optimale pH-Wert je nach dem zu behandelnden Wasser von 5 bis 7. Negativ geladene Kolloide in dem zu behandelnden Wasser, z.B. Bakterien, Viren, Tone und dergleichen, sowie im Wasser enthaltene natürliche Farbstoffe, z.B. Humin- und Fulvinsäuren, bleiben an den gebildeten Flocken haften und werden in diese eingeschlossen und setzen sich letztlich mit diesen ab. Das Absetzen findet normalerweise in einem Absetztank statt. Die restlichen Flocken im Überlauf aus dem Absetztank werden durch Hindurchleiten durch ein Sandfilter entfernt. Am Filterende erhält man dann ein mussierendes klares Wasser. Wenn das Druckgefälle im Sandfilter übermäßig hoch wird, wird das Filterbett rückgespült, um die abgelagerten Flocken zu entfernen.

In der Praxis wird das Koagulationsverfahren in der Regel in drei voneinander getrennten Zonen durchgeführt. Zunächst werden das Koagulationsmittel und die zur Einstellung des pH-Werts erforderliche Säure oder Base mit dem ankommenden Speisewasser kurzzeitig rasch gemischt, damit sich Mikroflocken des jeweiligen Metallhydroxids bilden können. Diese werden dann im Wasser schwach bewegt, um das Haftenbleiben der Kolloide an den Flocken zu begünstigen. Eine übermäßige Bewegung sollte vermieden werden, da hierdurch die zerbrechlichen Flocken eine Disper-

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sion erfahren. Letztlich gelangt dann das Gemisch in eine Absetzzone, in der sich die Flocken absetzen können.

Dieses bekannte Verfahren ist mit einer Reihe von Schwierigkeiten behaftet.

Zunächst sind die Flocken zerbrechlich und setzen sich nicht rasch ab, so daß die Aufenthaltsdauer im Absetztank lange ist und eine entsprechend große Vorrichtung benötigt wird. Selbst nach dem Absetzen der Flocken ist dieses niemals vollständig, so daß der Überlauf durch Sandfiltration geklärt werden muß.

Ferner müssen zur Bildung der Flocken Chemikalien aufgewandt werden, deren Kosten die Hauptkosten des Verfahrens ausmachen.

Zum dritten enthält der nicht lediglich aus Tonen und dergleichen bestehende und aus dem V/asser entfernte Schlamm auch eine größere Menge an wasserhaltigen Metallhydroxiden. Hierdurch wird nicht nur die Beseitigung des betreffenden Schlamms erschwert, sondern es geht auch eine beträchtliche Menge Einschlußwasser aus dem ursprünglich zugespeisten Wasser verloren.

Es hat nun nicht an Versuchen gefehlt, die Absetzgeschwindigkeiten zu verbessern. So kann man beispielsweise eine geringe Menge eines geeigneten linearen Polyelektrolyt-Flockungsmittels zusetzen, um zwischen den Flocken Brükken zu bilden und auf diese Weise das Absetzen zu erleichtern. Eine Alternativmaßnahme besteht im Zusatz feinteiliger Feststoffe zu dem Speisewasser, die dann in die Flocken eingeschlossen und durch Erhöhen der Dichte der-

* werden

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selben das Absetzen erleichtern.

Eine Variante letzterer Maßnahme besteht in der Verwendung ferromagnetischer Teilchen, so daß sich die Flocken auf magnetischem Wege entfernen lassen. Auch diese Maßnahmen verringern nicht merklich die benötigte Menge an Koagulationschemikalien, die zur Gewährleistung akzeptabler Flocken erforderlich sind.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein Material und ein ^erfahren zur Klärung von Wasser und zur Entfernung von Farbstoffen und Mikroorganismen, wie Bakterien, Viren und Algen, zu schaffen, das die Mitverwendung eines eigenen Koagulationsmittels unnötig macht oder zumindest dessen Menge für einen gewünschten Klärungsgrad stark senkt, das einen Schlamm bildet, der größtenteils aus dem aus dem Wasser zu entfernenden teilchenförmigen Material besteht und das schließlich das Absetzen der Flocken beschleunigt. Darüber hinaus sollte gegebenenfalls die Entfernung des Schlamms auf magnetischem Wege erleichtert und die Nachbehandlung in einem Sandfilter eliminiert werden.

Ferner lag der Erfindung noch die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln.

Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß sich die gestellte Aufgabe mit Hilfe eines neuartigen Koagulations- und Adsorptionsmittels bzw. Entfärbungsmittels lösen läßt.

Es hat sich gezeigt, daß für das Haftenbleiben von Kolloiden an Teilchenoberflächen drei Bedingungen erfüllt werden müssen.

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1. Die Oberfläche (der jeweiligen Teilchen) sollte eine zur Ladung der Kolloide entgegengesetzte Ladung tragen (als zeta-Potential ermittelt);

2. die Oberfläche muß derart gestaltet sein, daß die Kolloide durch Haftenbleiben an mehreren Punkten oder Stellen festgehalten werden können und

3. die Teilchen, an denen die Kolloide haften bleiben sollen, müssen klein sein.

So vermag beispielsweise ein anionisches Austauscherharz eines normalen Vernetzungsgrades an seiner Oberfläche Tonteilchen nicht merklich zu absorbieren, obwohl der Ton eine entgegengesetzte zeta-Potential-Ladung aufweist und das Austauscherharz sehr feinteilig ist. In entsprechender Weise besitzt zwar feinteiliger Magnetit eine positive Oberf lächenladuiig, er vermag jedoch große Kolloide entgegengesetzter Ladung, z.B. Ton, nur sehr schlecht zu adsorbieren.

Erfindungsgemäß hat es sich nun gezeigt, daß beim Suspendieren von teilchenförmigen Materialien einer Teilchengröße im Mikronbereich, die zur Ausbildung einer hydroxylierten Oberfläche eine bestimmte Behandlung erfahren haben (im folgenden werden solche Tei£Sn als "Gelteilchen" bezeichnet), in trübem Wasser nach Einstellung des pH-Werts auf einen solchen Wert, daß die Teilchenoberfläche ein positives zeta-Potential erhält, die normalerweise in natürlichen Wässern und vielen Abläufen enthaltenen negativ geladenen Kolloide sehr leicht an der Teilchenoberfläche haften bleiben. Sofern genügend Gelteilchen vorhanden sind, um einen ausreichend großen Oberflächenbereich

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zu gewährleisten, ist es möglich, die Kolloide zu einem wesentlichen Teil oder praktisch vollständig zu entfernen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein teilchenförmiges Adsorptionsmittel zur Entfernung suspendierter Verunreinigungen und farbiger Substanzen aus Wasser durch Koagulation (das teilchenförinige Adsorptionsmittel wird im folgenden als "Koagulations- und Adsorptionsmittel" bezeichnet), welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus feinteiligem Mineral- oder TonmaterJäL besteht und daß die einzelnen Teilchen eine dünne hydroxylierte Oberflächenschicht eines positiven zeta-Potentials beim Adsorptions-pH-Wert (der im folgenden angegebenen Definition) aufweisen.

Unter dem Ausdruck "Adsorptions-pH-Wert" ist der pH-Wert des in Behandlung befindlichen Wassers zu verstehen. Er muß innerhalb eines pH-Bereichs liegen, in dem die im Wasser enthaltenen Kolloidstoffe zumindest teilweise ihre negative Ladung behalten.

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Einflusses mehrwertiger Kationen auf die Absorption von Kolloiden durch die hydroxylierte Oberfläche der Gelteilchen;

Fig. 2 ein Fließbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wasserbehandlung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kontakt-Klärvorrichtung für Feststoffe zur Verwendung im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung und

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Fig. 4 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeigneten Vorrichtung.

Die erfindungsgemäßen Koagulations- und Adsorptionsmittel lassen sich in zwei von Hause aus unterschiedliche Arten einteilen, nämlich (1) in solche, bei denen die hydroxylierte Schicht direkt aus der Teilchensubstanz stammt bzw. erzeugt wurde, und (2) solche, bei denen die betreffende Schicht aus anderen Substanzen stammt bzw. erzeugt wurde.

Die bevorzugten Koagulations- und Adsorptionsmittel gemäß der Erfindung gehören der ersten Art an. Diese können aus den verschiedensten Mineralien und Tonen bestehen, sofern die jeweilige Art des Minerals bzw. Tons eine rasche Bildung der hydroxylierten Oberfläche gestattet. Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte eignen sich besonders gut Oxide und Silikate. Beispiele für solche Mineralien sind Zinkoxid, Siliziumdioxid und kieselsäureartige Materialien, wie Sand und Glas, sowie Tonmineralien, wie Glimmer, Chinaton und Pyrophillit. Diese Aufzählung ist jedoch nicht erschöpfend, erfindungsgemäß eignen sich auch noch zahlreiche andere Mineralstoffe.

Erfindungsgemäß sollte das teilchenförmige Material insbesondere aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material bestehen. Derartige Materialien sind beispielsweise Eisenoxide, wie gamma-Eisenoxid oder Magnetit (die besonders gut geeignet sind), oder Ferrite, z.B. Bariumferrit oder Spinelferrit.

Die Teilchen sollten vorzugsweise sehr feinteilig sein, damit sie ihre Wirkung hinsichtlich der Entfernung von Kolloi-

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den aus dem jeweils zu behandelnden Wasser voll erfüllen können. Die Teilchengröße sollte zweckmäßigerweise unter 10, vorzugsweise zwischen 1 und 5 Mikron liegen.

Die Herstellung von Gelteilchen der ersten Art läßt sich ganz einfach durch kurzzeitiges Suspendieren der Teilchen in einer alkalischen Lösung vorzugsweise in Anwesenheit von Luft bewerkstelligen. Als alkalische Lösung eignet sich am besten eine Natriumhydroxidlösung, es kann jedoch auch eine Kaliumhydroxidlösung oder wäßriges Ammoniak verwendet werden. In der Regel sollte die Alkalikonzentration mindestens 0,01, vorzugsweise etwa 0,05 bis 0,1n, sein. Hierbei reicht eine Behandlungsdauer von etwa 10 min aus. Kürzere Behandlungszeiten erreicht man durch Erhöhen der Behandlungstemperaturen und/oder der Alkalikonzentrationen. Es empfiehlt sich ein Arbeiten bei einer Temperatur von 40° bis 60⁰C. So erhält man beispielsweise ein geeignetes Koagulations- und Adsorptionsmittel entweder bei Verwendung einer 0,In-Natriumhydroxidlösung bei Raumtemperatur (etwa 20⁰C) während 10 min oder einer 0,05n-Natriumhydroxidlösung bei einer Temperatur von etwa 60⁰C während 5 min.

Da die hydroxylierte Schicht der Materialien der zweiten Art von anderen Substanzen stammt bzw. aus anderen Substanzen erzeugt wird, ist der Bereich an Ausgangsmaterialien breiter. So können auch hier die verschiedensten Mineralstoffe und Tone verwendet werden, sofern diese eine rasche Ablagerung eines Hydroxidgels auf ihrer Oberfläche gestatten. Besonders gut geeignet sind Oxide, Sulfate, Silikate und Carbonate. Beispiele für derartige Mineralstoffe sind Calciumsulfat, Calciumcarbonat, Zinkoxid, Ba-

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riunisulfat, Siliziumdioxid und kieselsäureartige Ilaterialien, wie Sand und Glas, sowie Tonmineralien, wie Glimmer, Chinaton und Pyrophillit. Auch diese Aufzählung ist nicht erschöpfend, es können vielmehr erfindungsgemäß auch noch zahlreiche andere Mineralstoffe verwendet werden. In einigen Fällen kann eine Vorbehandlung der Mineralstoffoberfläche erforderlich sein, um eine akzeptable Ablagerung des Gels (auf der Oberfläche) zu gewährleisten. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden hohle Mikrokügelchen aus beispielsweise Glas zur Herstellung der Gelteilchen verwendet. Diese lassen sich vom V/asser nach der Behandlung anstatt durch Sedimentation durch Flotation abtrennen.

Die hydroxylierte Schicht der Gelteilchen der zweiten Art kann von einer Reihe von Metallhydroxiden gebildet v/erden. Die einschlägigen Erfordernisse sind lediglich, daß die Metallhydroxide in Wasser praktisch unlöslich sind, eine Valenz von vorzugsweise drei oder mehr aufweisen und beim Adsorptions-pH-YJert, bei dem die Kolloide ihre negative Ladung behalten, ein positives zeta-Potential besitzen.

Geeignete Metalle mit diesen Eigenschaften sind dreiwertiges Eisen, Aluminium, Zirkonium und Thorium. Bevorzugt wird Eisen(III)hydro:cid, da es billig ist und über einen weiten pH-Bereich in Wasser eine außerordentlich geringe Löslichkeit aufweist. So geht es beispielsweise nicht, wie Aluminiumhydroxid, bei hohen pH-Werten ohne weiteres in Lösung.

Die Herstellung der mit dem Hydroxidgel beschichteten Teilchen der zweiten Art ist ebenso einfach wie die Her-

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stellung der Gelteilchen der ersten Art. Sie erfolgt in der Regel durch Suspendieren der Teilchen in Wasser, Zugabe eines Safees eines geeigneten Metalls und dann eines Alkalis, vorzugsweise in Form einer v/äßrigen Lösung, das das Metallhydroxid zur Ausfällung bringt. Letzteres bildet dann auf den in der v/äßrigen Lösung suspendierten Teilchen einen Überzug. In typischer Weise können als geeignete Metallsalze Chloride, Sulfate, Nitrate und dergleichen, z.B. Eisen(III)chlorid oder Aluminiumsulfat, zum Einsatz gelangen. Das alkalische Material kann aus Natriumhydroxid, Calciumhydroxid oder einem ähnlich löslichen Material bestehen. Die Konzentration, bei der die Ausfällung erfolgt, ist in der Regel nicht kritisch.

Bei Verwendung von Magnetit oder sonstigen Eisenoxidmaterialien als Grundlage für die Teilchen der zweiten Art erhält man das zur Herstellung der Hydroxidschicht benötigte Metallsalz, indem man zu der Suspension der Teilchen zunächst eine Säure (zur Bildung von Eisen(IIl)- und/ oder Eisen(II)salzen in der Lösung aus dem Eisenoxid) und dann erst das alkalische Material zusetzt.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, bei der Bildung der Gelteilchen der zweiten Art Vorkehrungen zur Erhöhung des Polymerisationsgrades des Gels zu treffen. Eine Polymerisation findet infolge Wasseraustritts und Bildung von Sauerstoffbindungen zwischen den Metallatomen statt.

21'K)H > MOM + H₂O

Diese Polymerisation erfolgt bereits beim Stehenlassen, sie läßt sich jedoch durch Erwärmen beschleunigen.

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Nach ihrer Herstellung sollten die mit Gel beschichteten Teilchen am besten nicht austrocknen gelassen werden. Dies läßt sich dadurch vermeiden, daß man sie unter Wasser aufbewahrt .

Durch die Erfindung wird somit dem Fachmann ein preisgünstiges, leicht herstellbares, wiederverwendbares Koagulations- und Adsorptionsmittel an die Hand gegeben, das rasch und wirtschaftlich Mikroorganismen und färbende Substanzen aus Wasser entfernt und einen Schlamm liefert, der sich nur geringfügig von den aus dem V/asser zu entfernenden Verunreinigungen unterscheidet und folglich ohne Schaffung von Umweltproblemen leicht beseitigt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Klären von Wasser, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Wasser mit dem beschriebenen Koagulations- und Adsorptionsmittel in Berührung bringt und dann das Wasser von dem Koagulations- und Adsorptionsmittel trennt.

Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Gelteilchen mehrmals wiederverwendet werden können. Um dies sicherzustellen, wird das an den Gelteilchen adsorbierte Material durch Erhöhen des pH-Werts einer Suspension des Adsorptionsmittels in Wasser entfernt. Im Falle, daß es sich bei den Koagulationsund Adsorptionsmitteln um solche der ersten Art handelt, lassen sich die Koagulationseigenschaften durch Behandeln mit einer alkalischen Lösung wieder herstellen. Beide Behandlungsarten können miteinander kombiniert werden.

Die Gelteilchen können in der Weise zum Einsatz gelangen, daß sie ganz einfach in das zu behandelnde Wasser entweder

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chargenweise oder kontinuierlich durch Vermischen mit dem ankommenden Wasser eingetragen werden. Danach wird das Ganze solange gerührt, daß die Kolloide und Farbstoffe an den Teilchen haften bleiben können. Schließlich werden sich die Teilchen absetzen gelassen. Danach können das geklärte Wasser entfernt und die Teilchen durch Zusatz einer Lösung eines geeigneten alkalischen Materials regeneriert werden. Wie bereits erwähnt, muß der pH-Wert des zu behandelnden Wassers vor Zugabe der Teilchen auf einen passenden Wert eingestellt werden.

Ferner hat es sich erfindungsgemäß auch noch gezeigt, daß man bei Zugabe einer geringen Menge eines mehrwertigen Kations einer Wertigkeit von 3 oder mehr (beispielsweise Fe oder Al ) zu dem Wasser nach Zusatz der Gelteilchen die Menge an zugesetztem Kation weit geringer halten kann als sie zur Gewinnung von V/asser vergleichbarer Klarheit unter Verwendung des Kations alleine und geeigneter Zugabe eines Alkalis oder einer Säure unter Bildung absorptionsfähiger Flocken (wie bei den üblichen Wasserklärungsverfahren durch Koagulation) erforderlich ist. In vielen, jedoch nicht allen Fällen erreicht man die besten Ergebnisse bei Verwendung der Gelteilchen in Kombination mit einer geringen Menge derartiger Kationen.

Vermutlich kommt es durch den Zusatz begrenzter Mengen an dem mehrwertigen Kation nach der Adsorption eines Teils der kolloidalen Teilchen durch die Gelteilchen zu einer Unterdrückung, jedoch nicht vollständigen Beseitigung der negativen Ladung der restlichen Kolloide, so daß - wenn ein Teil ihrer negativen Oberfläche an positive Stellen der Gelteilchen gebunden ist - die elektrostatische Abstoßung

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zwischen benachbarten Kolloiden auf der Gelteilchenoberfläche vermindert wird. Folglich kann auf der Gelteilchenoberfläche eine dichtere Packung der Kolloide stattfinden, so daß weniger Gelteilchenoberfläche benötigt wird. Dies ergibt sich schematisch aus Figur 1. Wenn die negative Ladung der Kolloide durch einwertige Kationen, z.B. lla⁺-lonen, neutralisiert wird (vgl. Figur 1a), besitzt das Kolloid ein hohes zeta-Potential, so daß eine starke Abstoßung zwischen benachbarten Kolloiden auf der Geloberfläche stattfindet. V/enn das Kolloid auf der Oberfläche des Gelteilchens adsorbiert wird, werden einige seiner Na⁺-Gegenionen durch die positiven Ladungen auf der Geloberfläche ersetzt, so daß eine elektrostatische Bindung gebildet wird. Diese ist zweifellos durch Wasserstoffbindungen und dergleichen unterstützt. Wenn der Rest der IIa⁺-Ionen durch Aluminiumoder sonstige mehrwertige Ionen ersetzt ist, wird die elektrostatische Abstoßung unterdrückt, so daß sich die Teilchen dichter packen können (vgl. Figur 1b).

Der endgültige Schlamm aus diesem Verfahren besteht im wesentlichen aus den aus dem ursprünglichen V/asser entfernten Kolloiden. Wenn jedoch zur Verbesserung der Wirksamkeit des Verfahrens mehrwertige Kationen zugesetzt werden, werden diese Kolloide zurückgewiesen, da die mehrwertigen Kationen den Hauptteil der einwertigen Kationen, die zunächst in der diffusen Doppelschicht der ursprünglichen Kolloide enthalten sind, ersetzen. So läßt sich das Vorhandensein voluminöser Eisen- oder Aluminiumhydroxidflokken, wie sie im Schlamm des üblichen Verfahrens enthalten sind, vermeiden und die Beseitigung des Schlamms stark vereinfachen. V/enn beispielsweise Flußwasser geklärt wird, läßt sich der Schlamm praktisch ohne Gefährdung der Um-

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welt in den Fluß rückführen. Nach der Desorption können die regenerierten Gelteilchen zur Adsorption weiterer Kolloide bei niedrigerem pH-Wert rückgeführt werden. Auf diese Weise läßt sich das Nettoerfordernis an mehrwertigen Ionen im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung stark vermindern.

Infolge der positiven Ladung der beschichteten Koagulations- und Adsorptionsmittelteilchen gemäß der Erfindung findet auch eine Adsorption saurer Stoffe, wie sie oftmals als natürliche Farbstoffe in Wasser enthalten sind, statt. Somit erreicht man also bei Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung auch eine praktisch vollständige oder vollständige Entfernung solcher Farbstoffe aus Wasser. Diese geht oftmals über die mit einer üblichen Alaunbehandlung erreichbare Entfärbung hinaus.

Wie bereits angedeutet, erreicht man in der Regel ehe noch bessere Reinigung von hochtrübem Wasser, wenn man ein geeignetes Koagulationsmittel mitverwendet. Zu diesem Zweck am besten geeignet ist Aluminiumsulfat (Alaun). Es können jedoch auch noch andere Koagulationsmittel, z.B. Eisen-(III)chlorid oder organische Polyelektrolyte, zum Einsatz gelangen. Der Zusatz erfolgt am besten kurz nach Zugabe der Gelteilchen und Einstellung des pH-Werts des Wassers. Das erhaltene Gemisch wird eine geeignete Zeit lang gerührt, worauf sich der Schlamm absetzen darf.

Es besteht ein deutlicher Unterschied im Verhalten zwischen dem Zusatz unbehandelter feinteiliger Mineralteilchen, z.B. Magnetitteilchen, zu trübem Wasser zusammen mit koagulierenden Chemikalien und dem Verhalten bei Zu-

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satz der Gelteilchen gemäß der Erfindung. In ersterem Falle fallen die Mineralstoffteilchen zusammen mit den Kolloiden aus. Obwohl die Anwesenheit dieser Mineralstoffteilchen das Absetzen des Schlamms beschleunigt, läßt sich hierdurch die zur Sicherstellung einer vergleichbaren Klärung erforderliche Koagulationsmittelmenge nur geringfügig senken. Beim kräftigen Schütteln trennen sich die Flocken und Kolloide vom Magnetit. Wenn dagegen die Gelteilchen gemäß der Erfindung zugesetzt werden, läßt sich beobachten, daß jedes Teilchen von anderen Teilchen getrennt und vollständig mit Kolloiden beschichtet ist. Auf diese Weise erreicht man eine starke Verringerung der Menge an benötigtem Koagulationsmittel. Gleichzeitig haften die Kolloide sehr fest an den Teilchen und bleiben auch selbst bei kräftigem Rühren an den Gelteilchen haften. Wenn die Gelteilchen magnetisch sind, lassen sie sich ohne weiteres auf magnetischem Wege in einem Magnetseparator oder durch Anlegen eines Magnetfeldes zur Flockung und raschen Absetzung der Teilchen entfernen. Hierbei erhält man dann eine durchsichtige klare überstehende Flüssigkeit. Unter ähnlichen Bedingungen neigt das durch unbehandelten Magnetit gebildete Agglomerat beim Rühren zu einer Dispersion, wobei man dann eine trübe überstehende Flüssigkeit erhält. Somit erhält man also bei Verwendung der Gelteilchen gemäß der Erfindung Wasser hoher Klarheit durch bloßes Absetzenlassen der Teilchen durch Sedimentation oder mittels eines Magnetseparators. Ein Sandfilter ist nicht erforderlich. Wenn eine bloße Sedimentation durchgeführt werden soll, kann der mineralische Kern der Gelteilchen aus einem beliebigen inerten Material, beispielsweise Sand, bestehen. Vorzugsweise wird jedoch ein weiches ferromagnetisches Material, beispielsweise Magnetit, verwendet, um eine be-

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schleunigte Entfernung der Gelteilchen mit den daran haftenden Kolloiden auf magnetischem Wege zu ermöglichen. In einem solchen Falle sollten die Gelteilchen-vorzugsweise nicht magnetisch sein, solange die Kolloide daran haften bleiben bzw. adsorbiert werden, sie können vielmehr anschließend an den Adsorptionsvorgang vor der Abtrennung vom Wasser magnetisiert werden. Bei Verwendung solcher magnetischer Teilchen kann man in vorteilhafter Weise die Teilchen beim Hindurchleiten des Schlamms durch eine magnetische Drahtpackung, an der die Teilchen hängen bleiben, sammeln. Danach können sie von der Drahtpackung durch Abschalten des Magnetfelds entfernt werden. Diese Arbeitsweise verringert eine Reibung zwischen den Teilchen und eine dadurch bedingte Entfernung des Gelüberzugs und erleichtert ihre mechanische Handhabbarkeit.

Die Regenerierung der Gelteilchen ist einfach und erfordert bloß eine Einstellung des pH-Werts des Schlamms auf etwalO, Abtrennen des adsorbierten Materials und im Falle eines Materials der ersten Art eine Behandlung der GeI-teilchen in entsprechender Weise wie bei ihrer Herstellung.

Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung werden die Gelteilchen in Form eines Filterbetts zum Einsatz gebracht. In diesem Falle durchströmt das einen geeigneten pH-Wert aufweisende und gegebenenfalls ein Koagulationsmittel enthaltende Wasser das Filterbett. Bei Verwendung als Filterbett sollten die Gelteilchen eine Teilchengröße von mindestens 100 Mikron aufweisen. Die Kolloide haften an den Gelteilchen während des Durchtritts (des Wassers) durch das Filterbett, wobei

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an dessen Ende ein klares sauberes Reinwasser austritt. Wenn das Bett gesättigt ist und die Qualität des austretenden Wassers unter einen gegebenen Punkt zu fallen beginnt, wird das Zuströmen des Rohwassers unterbrochen. Danach wird das Bett rückgespült und die Verunreinigungen werden durch Hindurchleiten eines Wasserstroms hohen pH— Werts und einer Geschwindigkeit, die zwar das Bett geringfügig expandiert, jedoch eine kräftige Durchmischung und einen Abrieb der Gelteilchenoberfläche (wie bei einer üblichen Sandfiltration) vermeidet, entfernt. Auf diese V/eise werden die Kolloide und Farbstoffe ausgetragen. Danach wird das Bett wie im Falle eines Adsorptionsmittels der ersten Art durch Zusatz einer Ilatriumhydroxidlösung zu dem Bett und ausreichend langen Kontakt zur Reaktivierung der Oberfläche regeneriert.

Diese Verfahrensweise unterscheidet sich von einer üblichen Sandfiltration, bei der sich im Sandbett durch Zusatz von Alaun und Alkali mit dem eingespeisten Wasser Flocken bilden, in mehrfacher Hinsicht. So wird beispielsweise weit weniger Koagulationsmittel benötigt, da die Gelteilchen wiederverwendet werden können. Das Rückspülen erfolgt in der Weise, daß die aktive Gelschicht auf den Betteilchen geschützt wird und es lediglich zu einer Freigabe der adsorbierten Kolloide kommt. Üblicherweise wird in der Praxis das gesamte Material von der Oberfläche der Betteilchen durch kräftige Bewegung, beispielsweise durch Spülen mit Luft, entfernt.

Bei einer modifizierten Ausführungsform der zuletzt beschriebenen Verfahrensvariante werden im Filterbett ferromagnetische und vor Gebrauch magnetisierte Gelteilchen

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verwendet. Hierbei kommt es zu einer Flockung der Teilchen und einer Erhöhung ihres Porenvolumens, was zu einer Verbesserung der Fähigkeit des Filterbetts zun Zurückhalten adsorbierter Teilchen führt.

Zumindest einige der geschilderten Vorteile bei Verwendung der beschriebenen Koagulations- und Adsorptionsmittel erreicht man im Rahmen üblicher bekannter Verfahren und bei Verwendung üblicher bekannter Vorrichtungen. Die vollen Vorteile erreicht man jedoch insbesondere bei zu diesem Zweck speziell ausgestalteten Verfahren und in hierzu speziell ausgestalteten Vorrichtungen. Diese Verfahrensweisen und Vorrichtungen v/erden nun im Zusammenhang mit einer Wasserreinigung unter Verwendung eines Koagulations- und Adsorptionsmittels der ersten Art unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 4 näher erläutert.

Gemäß Figur 2 wird in Stufe 1 das zu behandelnde Rohwasser in irgendeiner geeigneten Kontaktvorrichtung zum Inberührungbringen von Flüssigkeit mit Feststoffen mit dem Koagulations- und Adsorptionsmittel in Berührung gebracht. Danach wird in Stufe 1a erforderlichen- oder gewünschtenfalls Alaun zugesetzt. Wach weiterem Vermischen wird das geklärte Wasser in der Trennstufe 2 von dem Koagulations- und Adsorptionsmittel getrennt. Danach wird das gebrauchte bzw. verbrauchte Koagulations- und Adsorptionsmittel in Stufe 3 mit verdünntem Natriumhydroxid behandelt, um das Koagulations- und Adsorptionsmittel von den daran adsorbierten Verunreinigungen zu befreien. Nach einer weiteren Trennstufe 4 werden die Verunreinigungen als Ablauf verworfen. Das Koagulations- und Adsorptionsmittel gelangt zu einer Regenerationsstufe 5, in der es mit Ο,ΐη-Natriumhydroxid-

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lösung, die gegebenenfalls nach Auffrischung kontinuierlich rückgeführt wird, behandelt wird. Hierauf wird das Koagulations- und Adsorptionsmittel in Stufe 6 mit Wasser gewaschen. Die Waschflüssigkeit (verdünntes Natriumhydroxid) wird zu Stufe 3 rückgeführt. Das regenerierte Koagulations- und Adsorptionsmittel wird zu Stufe 1 rückgeführt.

In Figur 3 ist eine Form einer Kontaktklärvorrichtung für Feststoffe, die sich zur Durchführung der Maßnahmen der Stufen 1 und 2 eignet, dargestellt. Diese Vorrichtung wird bei üblichen Wasserbehandlungsverfahren benutzt und dient dazu, durch Umwälzen von Wasser mit darin suspendierten Materialien in einer Zone, der das Reagens zugeführt wird, einen wirksamen Kontakt zwischen den suspendierten Substanzen und dem jeweiligen Reagens, z.B. einer Alaunlösung, zu gewährleisten.

Die Vorrichtung besteht aus einem langgestreckten Rohr 21 und einem Gefäß 22. Letzteres besitzt in der Regel die Form eines geschlossenen Zylinders mit einem angeformten, konischen Unterteil 23; in dem Gefäß 22 befindet sich ein umgekehrtes, becherartiges Gehäuse 24, das in der Regel eine ähnliche Form aufweist wie das Gefäß 22. Das Gehäuse 24 dient zur Festlegung einer inneren Kammer 25. Im Zentrum der inneren Kammer 25 befindet sich ein kurzes senkrechtes Rohr 26. Das langgestreckte Rohr 21 ist an das senkrechte Rohr 26 nahe seinem unteren Ende angeschlossen. Ferner ist im unteren Teil des senkrechten Rohrs 26 ein Propeller 27 zur Unterstützung einer Flüssigkeitszirkulation in der Kammer 25 vorgesehen. Am oberen bzw. unteren Ende des Gefäßes 22 sind Auslässe 28 und 29 für das geklärte Wasser und abgesetzte Feststoffe vorgesehen.

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Im Betrieb wird trübes Rohwasser durch das langgestreckte Rohr 21 mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt, daß das Gefäß 22 in etwa 5 min passiert wird. Ferner werden am oder nahe dem Einlaßteil des langgestreckten Rohrs 21 zur Einstellung des pH-Werts auf einen optimalen Wert für das jeweilige Wasser benötigte Säure und das Koagulationsund Adsorptionsmittel eingespeist. Zur Sicherstellung einer gründlichen Durchmischung ist die Strömung im langgestreckten Rohr 21 turbulent. Das das langgestreckte Rohr 21 verlassende V/asser strömt durch das (zentrale) senkrechte Rohr 26 nach oben in die (dieses Rohr) umgebende Kammer 25. Erforderlichenfalls wird auf nicht-dargestellte V/eise in das Rohr 26 und/oder bei oder nahe dem Einlaßteil des langgestreckten Rohrs 21 Alaun zugeführt. Das geklärte Reinwasser wird über den Auslaß 28 am oberen Ende des Gefäßes 22 abgezogen. Aus dem Auslaß 29 werden das abgesetzte Koagulations- und Adsorptionsmittel und die daran haftenden Verunreinigungen abgezogen. Das Absetzen des Koagulationsund Adsorptionsmittels läßt sich bei Verwendung eines magnetisierbaren Adsorptionsmittels begünstigen. Die Vorrichtung kann kontinuierlich betrieben werden. Ferner kann das Adsorptionsmittel, wie beschrieben, in einer getrennten Stufe regeneriert werden, indem der pH-Wert des Schlamms auf etwa 10,5 erhöht, die freigesetzten Flocken und der freigesetzte Farbstoff abgetrennt und das Adsorptionsmittel in der geschilderten Weise mit einer alkalischen Lösung behandelt wird.

Bei Verwendung eines Koagulations- und Adsorptionsmittels gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß eine maximale Klärung vom pH-Wert des eingespeisten Rohwassers abhängt. Der optimale pH-Wert kann von Probe zu Probe verschieden

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sein, so daß es sich empfiehlt, die Proben vorzutesten und den pH-Wert des jeweils in die Vorrichtung eingespeisten Rohwassers durch Zusatz von Säure und/oder Alaun auf ein Optimum einzustellen. Wenn das !Coagulations- und Adsorptionsmittel in Verbindung mit Alaun verwendet wird, hat es sich in der Regel gezeigt, daß bereits der für Alaun alleine optimale pH-Wert, in typischer Weise etwa 5 oder darüber, ausreicht. Wenn das Adsorptionsmittel alleine verwendet \\rird, ist es häufig von Vorteil, den pH-Wert auf etwa 4 zu erniedrigen.

In Figur 4 ist ein vollständiges und bevorzugtes Wasserbehandlungssystem dargestellt.

Das ankommende Rohwasser (A) und regeneriertes Koagulationsund Adsorptionsmittel (Magnetit) werden einer Kontakteinrichtung 31, die aus einem langgestreckten Rohr (vgl. in Figur 3 das langgestreckte Rohr 21) oder einer sonstigen geeigneten Vorrichtung, beispielsweise einem Kanal, einer Schale oder einem Tank, der bzw. die mit einer Rühreinrichtung versehen sein kann, besteht, zugespeist. Erforderlichenfalls wird dem Gemisch nach aem Verlassen der Kontakteinrichtung 31 Alaun (B) zugesetzt. Danach gelangt das Gemisch zu einer Feststoffkläreinrichtung 32, die von der in Figur 3 beschriebenen Art sein kann oder einen getrennten Klärer 32A und Feststoff/Flüssigkeits-Separator 32B aufweisen kann, zugeführt.

Geklärtes Wasser (C) wird als Überlauf aus dem Separator 32B oder der Kläreinrichtung 32 abgezogen.

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- ar -

Der untere Feststoffstrom (D)·aus dem Separator 32B und der Kläreinrichtüng 32 besteht aus dem mit kolloidalen und sonstigen Verunreinigungen beladenen Koagulationsund Adsorptionsmittel. Dieser Strom gelangt zu einer ersten Regenerationsnischstufe 33, in der er zur Befreiung des Koagulations- und Adsorptionsmittels von den Verunreinigungen mit rückgeführtem verdünnten Natriumhydroxid (G) gemischt wird. Danach gelangt der Strom zu einem weiteren Magnetscheider 34, aus dem ein Ablauf (E) mit den Verunreinigungen und teilweise regeneriertem Koagulationsund Adsorptionsmittel (F) austritt. Der Strom (F) wird zur Einstellung des pH-Werts auf 10,5 mit weiterem verdünnten Natriumhydroxid (L) gemischt und gelangt dann zu einer zweiten Regenerationsstufe 35 und von dort zu einem weiteren Magnetscheider 37.

Der überlaufende Strom aus verdünntem Natriumhydroxid (G) aus dem Magnetscheider 37 vermischt sich mit dem Strom (D). Der untere feststoffhaltige Strom (H) gelangt zu einer Endregenerationsstufe 38, in der er mit 0,1n-Natriumhydroxid (I) gemischt wird. Diese Mischung passiert einen v/eiteren Magnetscheider 39, dessen Überlauf (I) aus Natriumhydroxid zur Vermischung mit dem Strom (H) rückgeführt wird. Der untere Feststoffstrom (J) wird mit rückgeführtem Waschwasser (M) gemischt und gelangt in Form der Mischung zu einem ersten Waschmischer 41.

Aus dem Waschmischer 41 gelangt die Mischung zu einem weiteren Magnetscheider 42. Der überlaufende Flüssigkeitsstrom (L) aus verdünntem Natriumhydroxid wird zur Vermischung mit dem Strom (F) rückgeführt. Der untere Feststoffstrom (N) gelangt zu einem endgültigen Waschmischer

-23-

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43, in dem er mit Y/aschwasser (K) gemischt wird, und dann zu einem endgültigen Magnetscheider 44. Der Überlauf (H) wird zur ersten Y/aschstufe zum Vermischen mit dem Strom (J) rückgeführt. Der untere Feststoffstrom (0), der nun regeneriertes und gewaschenes Koagulations- und Adsorptionsmittel enthält, wird zur Vermischung mit weiterem Rohwasser (A) rückgeführt.

Bei Verwendung von Alaun kann es zweckmäßig sein, Vorkehrungen zur Rückgewinnung und zum Rückführen dieses Reagenses vorzusehen. Diese gegebenenfalls vorhandene Anordnung ist ebenfalls in Figur 4 dargestellt. Hierbei wird der Ablauf (E) aus dem ersten Magnetscheider 34 in einem Mischer 46 auf einen pH-Wert von 3,5 eingestellt. Danach gelangt das Gemisch zu einem Feststoff/Flüssigkeits-Separator 47, aus dem der Strom (P) an rückgewonnener Alaunlösung zur Vermischung mit dem Strom (B) rückgeführt wird. Der feste Schlamm des Ablaufs (Q) wird letztlich verworfen.

Die Mischstufen (33, 36, 38, 41, 43 und 46) können in einer geeigneten Vorrichtung (z.B. Rohren mit turbulenter Strömung, Kanälen, Schalen oder Tanks mit geeigneten Rühroder Mischeinrichtungen) durchgeführt werden.

Typische Kontaktzeiten für die Hauptstufen im Rahmen des beschriebenen Verfahrens sind:

Reinigung - erste Stufe (31): 7 min

zweite Stufe (32): 5 min

Regeneration - Endstufe (38): 10 min

Bei Verwendung eines Koagulations- und Adsorptionsmittels der zweiten Art kann man sich ähnlicher Vorrichtungen und

-24-

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Maßnahmen bedienen. In diesem Falle sind jedoch die Regenerationsstufe (n) (5 in Figur 2 und 38 in Figur 4) nicht erforderlich.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel 1 (Allgemeines Verfahren zur Herstellung von Koa-

gulations- und Adsorptionsmittel der ersten Art)

Ein Magnetiterz vom Savage-River, Tasmanien, wird vermählen und klassifiziert, wobei man Teilchen einer Teilchengröße von 1 bis 5 Mikron gewinnt. 10 ml dieser Teilchen werden bei geeigneter Temperatur in 200 ml einer llatriumhydroxidlösung geeigneter Konzentration eingetragen, worauf die erhaltene Aufschlämmung eine Zeit lang, in der Regel 5 bis 10 min lang, gerührt wird. Danach werden die Teilchen abfiltriert und mit Wasser gewaschen.

Unter verschiedenen Bedingungen wird eine Reihe von Proben hergestellt. Diese werden bei den folgenden Beispielen zum Einsatz gebracht und unter den zunächst eingehaltenen Bedingungen regeneriert. Sie lassen sich aufgrund der in der folgenden Tabelle I angegebenen Codebuchstaben identifizieren.

Tabelle I

Code-Buchstabe NaOH-Konzentration Temperatur Kontaktdauer

in min

A 0,5n 60°C 5

B 0,5n 25°C 5

C 0,05n 60⁰C 10

-25-

7 0 9847/0790

- 29" -

Zu Vergleichszwecken wird bei einigen Beispielen der Magnetit sowohl zunächst als auch bei der Regeneration durch 5-minütiges Aufschlämmen in V/asser eines pH-Werts von 10,5 und einer Temperatur von 25°C behandelt.

Er erhält keine stärkere Hatriumhydroxidbehandlung als die Proben A, B und C. Diese Probe wird als Probe D identifiziert.

Beispiel 2 (Allgemeine Verfahren der Wasserbehandlung)

A) Standardtopftest bei der Alaunbehandlung:

1 1 V/asser wird mit geeigneten Mengen Alaun und Säure versetzt, um einen optimalen pH-Wert und eine optimale Koagulation zu erreichen (die betreffenden Mengen werden in Vorversuchen ermittelt). Danach wird das Gemisch 2 min lang mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 160 Upm und dann weitere 20 min mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 25 Upm gerührt. Schließlich dürfen die sich bildenden Flocken 20 min lang absetzen. Die nicht-filtrierte überstehende Flüssigkeit wird danach auf ihre Resttrübung und -Verfärbung analysiert. Die Trübung wird mittels eines handelsüblichen Trübungsmessers, die Verfärbung mittels eines handelsüblichen Farbanalysators ermittelt.

B) Standardtopftest bei Verwendung von Magnetit in Verbindung mit Alaun:

1 1 V/asser wird nach Zugabe einer optimalen Säuremenge 7 min lang unter Rühren mit einer Umdrehungsgeschwindigkext von 160 Upm mit 10 ml Magnetit in Berührung gebracht. Ilach Zugabe von Alaun wird das Ganze 2 min lang mit einer

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Umdrehungsgeschwindigkeit von 160 Upm und danach 5 min lang mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 75 Upm gerührt. Der Mischvorgang sollte derart sein, daß der Magnetit voll suspendiert bleibt. Nach beendetem Rühren darf sich der Ilagnetit 5 min lang absetzen. Hierauf wird die nicht-filtrierte überstehende Flüssigkeit auf ihre Resttrübung und -Verfärbung hin untersucht. Schließlich wird der Ilagnetit durch Dekantieren der überstehenden Flüssigkeit von dieser abgetrennt und in der im Beispiel 1 geschilderten Weise behandelt bzw. regeneriert.

C) Standardtopftest bei Verwendung von Magnetit alleine:

1 1 V/asser wird bei einem durch Vorversuche ermittelten optimalen pH-Wert 15 min lang unter Rühren mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 160 Upm mit 10 ml Magnetit in Berührung gebracht. Nach beendetem Rühren darf sich der Magnetit 5 min lang absetzen. Danach wird die nichtfiltrierte überstehende Flüssigkeit auf ihre Resttrübung und -Verfärbung hin untersucht. Der Magnetit wird von der überstehenden Flüssigkeit durch Dekantieren derselben abgetrennt und in der im Beispiel 1 geschilderten Weise behandelt bzw. regeneriert.

Die angegebenen Bedingungen haben sich für eine in etwa optimale Koagulation nach den drei verschiedenen Verfahren als am raschesten und besten geeignet erwiesen. Die Gesamtbehandlungsdauer bei jeder Verfahrensvariante beträgt:

Verfahren A 42 min

Verfahren B 19 min

Verfahren C 20 min

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2713529

Beispiel 3 (Behandlung von hochtrübem Flußwasser)

In diesem Beispiel werden vier Viasserproben aus den Fluß Yarra in Viktoria, der eine relativ hohe Trübung im Bereich von 18 bis 68 IiTU und eine Verfärbung im Bereich von 55 bis 75 Pt-Co-Einheiten aufweist, behandelt. Hierbei werden Vergleichsversuche zwischen einer Standardalaunbehandlung und einer Behandlung mit entsprechend Beispiel 1 aktivierten Magnetitproben sowohl mit als auch ohne Alaunzusatz durchgeführt. Die Ergebnisse finden sich in der später folgenden Tabelle III. Hierbei handelt es sich in der Regel um Durchschnittswerte aus einer Anzahl von Behandlungszyklen, die mit nach jeder Koagulation regeneriertem Magnetit durchgeführt wurden.

Beispiel 4 (Behandlung von niedrigtrübem, stark verfärbten Wasser)

In diesem Beispiel werden zwei Wasserproben aus dem Yan-Yean-Reservoir in Viktoria zur Entfärbung behandelt. Erneut wird behandelter Magnetit mit bzw. ohne Alaunzusatz getestet und mit einer Standardalaunbehandlung sowie mit nicht-behandeltem Magnetit verglichen. Wie bei den vorhergehenden Ergebnissen wird der Magnetit in der Regel rückgeführt, wobei Durchschnittsergebnisse ermittelt werden. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse finden sich in der später folgenden Tabelle IV.

Bei diesem V/asser zeigt sich Alaun zur Entfärbung nicht sehr wirksam. Dagegen erreicht man mit dem erfindungsgemäß behandelten Magnetit auch ohne Alaunzusatz eine nahezu vollständige Entfärbung. Andere Magnetite sind weitgehend unwirksam.

-28-

9 8^7/0790

- 2er -

Beispiel 5 (Modifizierte Regenerierung von Magnetit)

Im Vergleich zu dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wird ein modifiziertes Verfahren zur Regenerierung des Magnetits getestet. Bei diesem modifizierten Verfahren wird der Magnetit nach der Behandlung mit 0,05n-Natriumhydroxid gewaschen. Die Waschflüssigkeit wird nach ihrer Verwendung auf einen pH-Wert von 10,5 bis 11 eingestellt und zur Behandlung des Magnetits nach dem nächsten Ausflockungszyklus (wieder) verwendet. In dieser Verfahrensstufe wird nahezu das gesamte unlösliche Material zusammen mit einem Großteil der adsorbierten Farbstoffe vom Magnetit entfernt. Danach v/ird der Magnetit von der Flüssigkeit abgetrennt, gewaschen und dann mit der 0,05n-Natriumhydroxidlösung behandit. Hierbei werden der Rest der Farbstoffe und des unlöslichen Materials entfernt. Hierauf v/ird der Magnetit gewaschen und zur nächsten Ausflockung wiederverwendet. Die Waschflüssigkeit wird für den nächsten Zyklus aufgehoben. Die 0,05n-Natriumhydroxidlösung läßt sich unter gelegentlicher Zugabe weiterer Lösung zum Ausgleich etwaiger Verluste für eine sehr große Anzahl von Zyklen verwenden. Der nach diesem modifizierten Verfahren behandelte Magnetit liefert beim Klären und Entfärben von Wasser Ergebnisse, die nicht von den mit dem gemäß Beispiel 1 regenerierten Magnetit erhaltenen Ergebnissen unterscheidbar sind. Diese Verfahrensvariante eignet sich besonders gut zur kontinuierlichen Durchführung.

Beispiel 6

Unter anderen Bedingungen regenerierte Magnetite werden im Vergleich zu einer Standardalaunbehandlung bei Wasser

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- .ar -

aus dem Fluß Yarra getestet. Die Regenerierung erfolgt durch Behandeln von 10 ml des jeweiligen Magnetits mit 40 ml natriumhydroxidlösung. Die verschiedenen Proben lassen sich durch die in der folgenden Tabelle II angegebenen Codebuchstaben identifizieren.

Tabelle II

Codebuchstabe IlaOII-Konzentration Temperatur Kontaktzeit

in min

E F G

Die hierbei erhaltenen Ergebnisse finden sich in der später folgenden Tabelle V.

0,05n	600C	5
0,05n	400C	10
0,1n	250C	10

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	Koagtllations- und Adsorp tionsmittel bzw. Koagula tionsmittel	Behandlungs verfahren	zuge setzte Menge Alaun in mg/1	End- PH- Wert	Tabelle	III	68	Ver fär bung (Pt-Co)	Reinwasser TrU- Ver- bung fär- (NTU) bung (Pt-Co)	cn Bemerkungen co
	Alaun	A	10	5	Rohwasser pH- Trü- Wert bung (NTU)	68 68	55	9,5-9,8 40	Entfärbung schlecht
	Alaun Fe3O4 (A)	A B	20 10	5 5	7,1	68	55 55	<1 5 «1 0	durschnittlich 6 Zyklen. Ausgezeichnete Klärung und Entfärbung.
	Fe3O4 (B)	B	10	5	7,1 7,1	68	55	1 0	durchschnittlich 6 Zyklen. Ausgezeichnete Klärung und Entfärbung.
O	Fe3O4 (D)	B	10	5	7,1	18	55	12 40	durchschnittlich 6 Zyklen. Sowohl Klärung als auch Entfärbung schlecht.
CO Od *· ■>!	Alaun	A	10	5	7,1	18	55	5 40	Entfärbung schlecht
O	Alaun	A	15	5	7,0	18	55	1,7 10-15	Entfärbung mäßig
ίο	Fe3O4 (A)	B	5	5	7,0	18	55	1-1,1 0	durchschnittlich 9 Zyklen. Hervorragende Klärung und Entfärbung
O	Fe3O4 (B)	B	5	5	7,0		55	1,5-2,0 0-5	durchschnittlich 9 Zyklen. Hervorragende Klärung und Entfärbung
				7,0

-31-

Fe₃O₄ (D) B

Fortsetzung Tabelle III

Alaun	(C)	A	20	5	5	5	7,1	63	70	7,4	30
Alaun	A	30	5	7,1	63	70	2,7	15
Alaun	A	35	7,1	63	70	2,2	10
Fe3O4	B	15	7,1	63	70	1,0	0

7,1

63

70

30

ro

cn ro to

Entfärbung schlecht Entfärbung näßig Entfärbung mäßig durchschnittlich 6 Zyklen, Klärung und Entfärbung hervorragend

Klärung und Entfärbung schlecht

Alaun	(C)	A	20	5	7,1	31	75	4,2	35	Entfärbung schlecht
Alaun	(C)	A	30	5	7,1	31	75	2,4	20	Entfärbung mäßig
Alaun	(C)	A	40	5	7,1	31	75	1,9-2,2	10-15	Entfärbung mäßig
Fe3O4	B	15	5	7,1	31	75	Ό	0-5	durchschnittlich 7 Zyklen. Hervorragen de Ergebnisse
Fe3O4	C	-	5	7,1	31	75	8,9	20
Fe3O4	C		4	7,1	31	75	1,7	0-5	bei niedrigerem pH- Wert deutlich ver besserte Ergebnisse Die Ergebnisse sind besser als bei der bestmöglichen Alaun behandlung für die ses Wasser

Allgemeine Bemerkungen:

Der behandelte Magnetit liefert bessere Ergebnisse als Alaun alleine, und dies in der Hälfte oder einer noch geringeren Menge als der iflaunmenge und in weniger als der halben Zeit. Besonders gut ist die Entfärbung durch den behandelten Magnetit.

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Tabelle IV

Bemerkungen

Alaun	(C)	A	25	-	5	7,1	2,0	70	1,3	25
Alaun		A	30	5	7,1	2,0	70	0,7	20
Alaun	(D)	A	25	5,5	7,1	2,0	70	1,3	20
Fe3O4	(C)	B	15	5	7,1	2,0	70	0,7	0-5
Fe3O4*		C	-	4	7,1	2,0	70	3,9	40
Fe3O4		C	-	4	7,1	2,0	70	3,4	35
Fe3O4		C	-	4	7,1	2,0	70	0,6-0,8	0-5
Alaun	A	15	5	7,0	1,8	60	1,5	30
Alaun	A	15	5,5	7,0	1,8	60	1,7	20
Fe3O4	C	4	7,0	1,8	60	0,3-0,4	0

Koagülations- Behänd- züge- End- Rohwasser Reinv/asser

und Adsorp- lungs- setzte pH- pH- Trü- Ver- Trü- Ver-

tionsmittel verfall- Menge Wert Wert bung far- bung fär-

bzw. Koagula- ren Alaun (ITTU) bung (ITTU) bung

tionsmittel in (Pt-Co) (Pt-Co)

mg/1

Entfärbung schlecht Entfärbung schlecht Entfärbung schlecht Hervorragende Entfärbung schlechte Ergebnisse schlechte Ergebnisse hervorragende Entfärbung Entfärbung schlecht Entfärbung schlecht hervorragende Entfärbung

* es wird frisches unbehandeltes Fe₃O₄ verwendet

	Behandlungs	zugesetz	End-	Tabelle V	7	Trü	Ver	Reinwasser	Verfärbung
Koagulations	verfahren	te Menge	pH-	Rohwasser	bung	fär	Trübung	(Pt-Co)
und Adsorp		Alaun in	Wert	pH-	(HTU)	bung	(NTU)
tionsmittel		mg/1		Wert		(Pt-Co)
bzw. Koagula					26	70		10-15
tionsmittel	A	30	5		26	70	1,2	0
Alaun	C	-	4	7	26	70	<1	0
E	C	-	4	7	26	70	1-1,2	0
F	C	—	4	7			1,3
G

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Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Herstellung und Verwendung eines Koagulations- und Adsorptionsmittels der zweiten Art.

Beispiel 7 (Ausbildung des Gelüberzugs auf Magnetit)

Ein Magnetiterz vom Savage River, Tasmanien, wird vermählen und klassifiziert, wobei man 1 bis 10 Mikron große Teilchen erhält. Diese werden in Wasser, dem ein hydrolysierbares Metallsalz, z.B. Eisen(lll)chlorid oder Aluminiumsulfat, zugesetzt ist, aufgeschlämmt. Danach wird zur Einstellung des pH-Werts auf den gewünschten Wert eine Hatriumhydroxidlösung zugegeben. Nach beendeter Ausfällung des Hydroxidüberzugs wird das Gemisch zur Verstärkung der Polymerisation des Überzugs (für den Eisen(IIl)hydroxid-Überzug) 1 h lang auf Siedetemperatur, (für den Aluminiumhydroxidüberzug) 40 min lang auf 80⁰C erhitzt. Danach wird die überstehende Flüssigkeit abdekantiert. Die beschichteten Teilchen v/erden gründlich durch Dekantieren mit kaltem Wasser gewaschen.

Die drei Proben werden unter den in der folgenden Tabelle VI angegebenen Bedingungen hergestellt:

Tabelle VI

Bezeichnung verwendete Ausgangsmaterialien pH-Wert bei

der Ausfällung

Fe (Mag 1) 0,5 g FeCl,·6H_?O/g Fe,0. in

2,5 ml Wasser * ° ^H 11,5

Fe (Mag 4) 0,085 g FeCl,·6H₉0/g Fe,0.

in 2,5 ml Wadser^ ° ^H 9,8

Al (Mag 2) 0,5 g Al_p(SO.),' /l6H₂0/g

Fe^O^ in 250^mI Wasser 5,5

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Beispiel 8 (Reinigung von Flußwasser)

Es werden mit Flußwasser des Flusses Yarra einer Trübung von 12 NTU und eines Farbwerts von 65 Pt-Co-Einheiten Standardtopftests durchgeführt. Hierbei wird mit dem Wasser Aluminiumsulfat (Alaun) plus Koagulations- und Adsorptionsmittel eine gegebene Zeit lang gemischt. Danach wird mit dem Mischen eingehalten. Nach einer bestimmten Absetzdauer werden die Trübung und der Farbwert der überstehenden Flüssigkeit gemessen. Bei den mit den beschichteten Teilchen durchgeführten Versuchen wird das Sediment entfernt, durch Waschen mit einer NaOH-Lösung bei einem pH-Wert von 10,5 regeneriert, dann gespült und schließlich rückgeführt. Nach 13 (derartigen) vollständigen Zyklen werden die Ergebnisse der Klärung und Entfärbung beim 14. Zyklus ermittelt. Diese sind in der folgenden Tabelle VII angegeben. In sämtlichen Fällen beträgt die Menge an zugesetzten beschichteten Teilchen 5 ml/1 (abgesetztes Volumen). Zu Vergleichszwecken wird ein identischer Versuch mit Alaun alleine gefahren.

	Tabelle VII	5 mg/1	Alaun	10	mg/1	Alaun
Alaunmenge
Koagulations-	und Adsorp-	T	C		T	C
tionsmittel		1,5	10	0	,35	5
Fe (Mag 1)		5,0	30	0	,85	10
Fe (Mag 4)		9,9	50	3	,6	25
Alaun

T = Resttrübung in NTU-Einheiten; C = Restfärbung in Pt-Co-Einheiten.

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Aus Tabelle VII geht hervor, daß die mit dem Gel beschichteten Teilchen gemäß der Erfindung bei Mitverwendung niedriger Mengen an Alaun eine weit bessere Klärung und Entfärbung hervorrufen als Alaun alleine. Bei 10 mg/1 Alaun erhält man mit Hilfe der mit dem Gel beschichteten Teilchen ein qualitativ annehmbares Wasser. Bei gleicher Alaunmenge ist dies nicht der Fall.

Ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung der behandelten Teilchen besteht in der zur Behandlung und zum Äsetzen erforderlichen kurzen Zeit. Die mit den behandelten Teilchen durchgeführten Versuche erfordern bis zum Erreichen der Klärung insgesamt lediglich 12 min. Bei Verwendung von Alaun alleine dauert eine vergleichbare Klärung mindestens 35 min.

Die behandelten Teilchen v/erden nach Abtrennung der klaren überstehenden Flüssigkeit durch Zusatz einer geringen Menge von etwa 0,5n-IIatriumhydroxid regeneriert. Die Freigabe der daran haftenden Verunreinigungen läßt sich durch Auftragen des pH-Werts des Schlamms gegen die Trübung oder die scheinbare Farbe und den Eisengehalt der Flüssigkeitsschicht ermitteln. Die Ergebnisse zeigen, daß mit zunehmendem pH-Wert die Farb-Trübungswerte in der Wasserschicht entsprechend ihrer Entfernung von den behandelten Teilchen steigen. Dieser Übergang findet vornehmlich bei pH-Werten von 9 bis 10 statt. Gleichzeitig wird eine der ursprünglich im Wasser enthaltenen Eisenmenge entsprechende Menge Eisensalz entfernt.

Beispiel 9

Dieses Beispiel veranschaulicht den Einfluß des Rückführens

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auf die Leistungsfähigkeit der behandelten Teilchen. Die Ausflockung wird entsprechend Beispiel 7 (jedoch unter Verwendung von 15 mg/1 Alaun) unter Verwendung von mit Eisen(III)hydroxid beschichtetem teilchenförmigen Magnetit und einem mit Aluminiumhydroxid beschichteten Magnetit durchgeführt. Hierbei werden die in der folgenden Tabelle VIII enthaltenen Ergebnisse erhalten.

Tabelle VIII

Zyklus TC_TCT CTCTC

3,7 ml Fe (Hag 1) 0,78 0 0,49 0 0,46 - 0,36 - 0,38 3,6 ml Al (Mag 1) 0,59 0 0,73 0 1,2 - 1,3 - 1,3 -

Die Ergebnisse zeigen, daß die mit Eisenhydroxid behandelten Teilchen bei der Rezyklisierung ein besseres Leistungsvermögen erhalten. Andererseits fällt das Leistungsvermögen der mit Al(OH), beschichteten Teilchen von Zyklus zu Zyklus ab, und zwar wahrscheinlich als Ergebnis eines Inlösunggehens des Gelüberzugs (während der Regenerierung) bei hohem pH-Wert.

Die Wirksamkeit der Regenerierung auf die beschichteten Teilchen läßt sich durch Wiederverwenden des Materials nach einer Ausflockung ohne Alkalibehandlung zeigen. Beim folgenden Zyklus bedient man sich einer normalen Regenerierung. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle IX (bei der Ausflockung verwendete Alaunmenge: 5 mg/1).

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Tabelle IX

Zyklus 8 9 10

T CT CT C

Fe (Hag 1) 5 ml 1,4 10 4,6 25 1,5 10

Aus Tabelle IX geht hervor, daß die Reinigung schlecht ist, wenn die Teilchen nicht regeneriert v/erden. Eine Regenerierung vor dem Zyklus 10 stellt die Wirksamkeit wieder her.

Beispiel 10

Dieses Beispiel veranschaulicht den Einfluß einer Erhöhung der Menge an mit Gel beschichteten Teilchen unter Konstanthalten der Alaunmenge. Flußwasser aus dem Fluß Yarra wird unter Verwendung einer konstanten Dosis von 5 mg/1 Alaun in Verbindung mit unterschiedlichen Mengen des Koagulationshilfsmittels Fe (Mag 4) behandelt. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle X.

	Tabelle X	5	Alaun	Menge an	Resttrü	Restfär
	Menge an Koagula	10	Alaun	Alaun in	bung	bung
	tionshilfsmittel	15		mg/1	(Hi1U)	(Pt-Co)
	in ml/1	20	5	6,6	45
Fe (Hag 4)	5	6,6	40
	5	2,9	5
	5	1,4	0
	5	13	60
lediglich	20	1,5	15
lediglich

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Flußwasser aus dem Fluß Yarra: pll-V/ert 7,1

Trübung 14 IiTU Farbwert 65 Pt-Co

Die Ergebnisse der Tabelle X zeigen, daß eine Erhöhung des Koagulationshilfsmittels Fe (Hag 4) zu einer beträchtlich verbesserten Reinheit des behandelten V/assers führt. In vierfacher Menge besitzt Alaun alleine keine ebenso starke Wirkung wie Fe (Hag 4)/Alaun.

Beispiel 11

Das vorliegende Beispiel zeigt die physikalische Stabilität der beschichteten Teilchen.

Eine Probe der beschichteten Teilchen |Fe (Mag 5)j wird unter Verwendung von 0,25 g FeCl₅*6H₂0/g Fe-O. entsprechend Beispiel 7 hergestellt. Ein Teil dieses Materials wird durch 5-tägiges Pumpen mittels einer peristaltischen Pumpe mit einer Geschwindigkeit von 100 ml/min in einer wäßrigen Aufschlämmung (200 ml beschichtete Teilchen, Absetzvolumen in Gesamtvolumen von 250 ml) einer Reibung unterworfen. Danach wird das der Beanspruchung unterworfene Material mit Flußwasser des Flusses Yarra eines pH-Werts von 7,3, einer Trübung von 13 und eines Farbwerts von 65 bis 70 getestet. Zu Vergleichszwecken wird eine Probe der ursprünglichen beschichteten Teilchen mitgetestet. Die Tests werden mit 20 ml/1 an den beschichteten Teilchen und 5 mg/1 Alaun durchgeführt. Die Teilchen werden regeneriert und rückgeführt, wobei in der folgenden Tabelle XI die Ergebnisse beim dritten Zyklus angegeben sind.

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	Tabelle XI	Farbwert
Flo ckung smi 11e1	Trübung	0
frisch nach 5-tägigem Pumpen	1 0,5

Aus Tabelle XI geht hervor, daß die beschichteten Teilchen gegenüber längerdauernder Reibungswirkung stabil sind.

Beispiel 12 (Herstellung von Gelteilchen aus Titandioxid)

Durch Aufschlämmen von Titandioxid (RMS, 20 g, Teilchengröße: 10 bis 20 Mikron) in 200 ml Wasser und Zugabe von 5 ml einer 6O$oigen Eisen(III)Chloridlösung sowie anschließendes Eintragen von verdünnter Ilatriumhydroxidlösung bis zu einem pH-Wert von 11,5 und abschließendes einstündiges Kochen des Gemischs werden Gelteilchen hergestellt.

Die erhaltenen Gelteilchen \/erden entsprechend Beispiel mit 5 ml/1 des Materials getestet. Das behandelte Wasser besitzt einen Trübungswert von lediglich 6,4 HTU und einen Farbwert von <5 Pt-Co-Einheiten.

Beispiel 13 (Abtrennung von Chlorella Vulgaris)

Bei diesem Versuch wird eine Probe eines mit einem Gel beschichteten Magnetits [Fe (Mag 5) aus Beispiel 11J zur Trennung einer Suspension von Chlorella Vulgaris verwendet. Die Trennung erreicht man durch Inberührungbringen von 50 ml einer frischen Chlorella-Suspension (400 mg/1

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suspendierte Feststoffe) mit 8 ml abgesetzten Fe (Mag 5) während 3 min unter schwachem Bewegen des Kolbens. Danach wird die Suspension absetzen gelassen. Die überstehende Flüssigkeit wird dekantiert und auf den Restgehalt an suspendierten Feststoffen analysiert.

Hierbei zeigt es sich, daß der Restgehalt an suspendierten Feststoffen lediglich 30 mg/1 beträgt. Dies bedeutet, daß 92,5% der Algen entfernt sind.

Die adsorbierten Algen lassen sich aus dem abgeschlämmten Schlamm durch Erhöhen des pH-Werts (des Schlamms) auf etwa 10,5 und Bewegen der Mischung entfernen. Beim Stehenlassen setzen sich die schwereren, mit Gel beschichteten Magnetitteilchen rasch ab, während die Algen als Suspension entfernt werden.

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SA L e e r s e i t e

Claims (29)

1. Patentansprüche

   1} Teilchenförmiges Koagulations- und Adsorptionsmittel zur Entfernung suspendierter Verunreinigungen und farbiger Substanzen aus Wasser durch Koagulation, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem feinteiligen (teilchenförmigen) Mineral oder Tonmaterial besteht, dessen einzelne Teilchen zur Ausbildung einer dünnen hydroxylierten Oberflächenschicht positiven zeta-Potentials beim Adsorptions-pH-Wert behandelt wurden.
2. 2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydroxylierte Schicht aus der Substanz des teilchenförmigen Materials stammt.
3. 3. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Material aus einem Oxid oder Silikat besteht.
4. 4. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Material aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material besteht.

   -II-

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   ORIGINAL INSPECTED
5. 5. Mittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmlge Material aus gamma-Eisenoxid, Magnetit oder einem Ferrit besteht.
6. 6. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydroxylierte Schicht von einer anderen Substanz stammt.
7. 7. Mittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Material aus einem Oxid* Sulfat-, Silikat- oder Carbonatmineral oder einem Ton besteht.
8. 6. Mittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das teilchenförmige Material aus Calciumsulfat, Calciumcarbonate Zinkoxid, Bariumsulfat, Siliziumdioxid, Sand, Glas, Glimmer, Chinaton, Pyrophlllit, gamma-Eisenoxid, Magnetit oder einem Ferrit besteht.
9. 9. Mittel nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hydroxylierte Schicht aus einem in Wasser praktisch unlöslichen Metallhydroxidgel besteht.
10. 10. Mittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallhydroxid aus Eisen(III)-, Aluminium-, Zirkonium- oder Thoriumhydroxid besteht.
11. 11. Verfahren zur Herstellung eines Mittels nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das teilchenförmige Material eine zur Bildung der hydroxylierten Schicht ausreichende Zeit in einer Alkalilösung suspendiert.

    -III-

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    - üi- -
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkalilösung eine 0,05- bis 0,1n-IIatriumhydroxidlösung verwendet und das teilchenförmige Material darin 5 bis 10 min bei einer Temperatur von 20° bis 60⁰C suspendiert.
13. 13. Verfahren zur Herstellung eines Mittels nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das teilchenförmige Material in Wasser suspendiert, ein Salz eines geeigneten Metalls zusetzt und schließlich eine alkalische Substanz zufügt, um das Metallhydroxid auszufällen und auf der Oberfläche des teilchenförmigen Materials einen Überzug aus dem Metallhydroxid auszubilden.
14. 14. Verfahren zur Herstellung eines Mittels nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man in Wasser ein teilchenförmiges Eisenoxidmaterial suspendiert, zur Bildung einiger Eisen(III)- und/oder Eisen(II)ionen in der Lösung eine Säure zusetzt und dann eine alkalische Substanz hinzufügt, um Eisen (III)- und/oder Ei sen (H)-hydroxid auszufällen und auf der Oberfläche des teilchenförmigen Materials einen Überzug aus Eisen(III)- und/oder Eisen(II)hydroxid auszubilden.
15. 15. Teilchenförmiges Adsorptions- und Koagulationsmittel, hergestellt nach einem der Ansprüche 11 bis 14.
16. 16. Verfahren zum Reinigen von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser mit einem Koagulationsund Adsorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder 15 in Berührung bringt und dann das damit be-

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    -JHT-

    handelte Wasser von dem Koagulations- und Adsorptionsmittel abtrennt.
17. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Wasser nach der Abtrennung des Koagulationsund Adsorptionsmittels eine Substanz mit mehrwertigem Kation zusetzt.
18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man als Substanz mit mehrwertigem Kation eine solche mit einem Eisen(III)- oder Aluminiumkation verwendet.
19. 19. Verfahren nach Ansprüchen 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß man das verbrauchte Koagulations- und Adsorptionsmittel nach der Abtrennung vom Wasser durch Erhöhen des pH-Werts einer Suspension des verbrauchten Materials von adsorbierten Verunreinigungen befreit und dann das Koagulations- und Adsorptionsmittel von der gebildeten Lösung abtrennt.
20. 20. Verfahren nach Anspruch 16 , dadurch gekennzeichnet, daß man ein Koagulations- und Adsorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5 verwendet und daß man dieses anschließend an bzw. gleichzeitig mit die bzw. der Stufe gemäß Anspruch 19 durch Behandeln mit einer alkalischen Lösung regeneriert.
21. 21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß man ein magnetisches oder magnetisierbares Koagulations- und Adsorptionsmittel verwendet.

    -V-

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22. 22. Verfahren zum Klären von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man

    a) Wasser mit einem Koagulations- und Adsorptionsmittel, bestehend aus einem feinteiligen (teilchenförmigen) Mineral oder Tonmaterial, dessen Einzelteilchen eine dünne hydroxylierte Oberflächenschicht eines positiven zeta-Potentials beim AdsorptionspH-Wert aufweisen, in Berührung bringt;

    b) das Wasser (zur Gewinnung des geklärten Wassers) von dem Koagulations- und Adsorptionsmittel abtrennt ;

    c) den pH-Wert einer Suspension des verbrauchten Koagulations- und Adsorptionsmittels auf etwa 10,5 erhöht;

    d) das Koagulations- und Adsorptionsmittel von der gebildeten Ablauflösung abtrennt;

    e) erforderlichenfalls das Koagulations- und Adsorptionsmittel durch Behandeln mit einar alkalischen Lösung regeneriert;

    f) das Koagulations- und Adsorptionsmittel von der alkalischen Lösung abtrennt;

    g) das regenerierte Koagulations- und Adsorptionsmittel mit Wasser wäscht;

    h) das gewaschene Koagulations- und Adsorptionsmittel vom Wasser abtrennt und

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    - MT -

    i) das regenerierte und gewaschene Koagulations- und Adsorptionsmittel in Stufe a) rückführt.
23. 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß man die in Stufe g) von dem Koagulations- und Adsorptionsmittel abgetrennte Waschflüssigkeit zur Erhöhung des pH-Werts in Stufe c) verwendet.
24. 24. Verfahren nach Ansprüchen 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß man ein magnetisches oder magnetisierbares Koagulations- und Adsorptionsmittel verwendet und die Trennung in den Stufen d), f) und h) auf magnetischem Wege durchführt.
25. 25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Wasser zwischen den Stufen a) und b) Alaun zusetzt.
26. 26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß man den Alaun aus der Ablauflösung von Stufe d) rückgewinnt.
27. 27. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß sie

    a) eine erste Misch- und Kontakteinrichtung zum Inberührungbringen des zu behandelnden Wassers mit dem Koagulations- und Adsorptionsmittel;

    b) eine Trenneinrichtung zur Abtrennung des behandelten Wassers von dem gebrauchten Koagulations- und Adsorptionsmittel;

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    c) eine Misch- und Kontakteinrichtung zum Inberührungbringen des gebrauchten Koagulations- und Adsorptionsmittels mit verdünntem Alkali zur pH-Werteinstellung;

    d) eine magnetische Trenneinrichtung zum Abtrennen des Koagulations- und Adsorptionsmittels von der gebildeten Ablauflösung;

    e) gegebenenfalls eine Misch- und Kontakteinrichtung zum Inberührungbringen des Koagulations- und Adsorptionsmittels mit Alkali zu einer etwaigen Regeneration des Koagulations- und Adsorptionsmittels;

    f) eine magnetische Trenneinrichtung zur Trennung des Koagulations- und Adsorptionsmittels von dem Alkali und Rückführen des letzteren zu der Einrichtung e);

    g) eine Misch- und Kontakteinrichtung zum Inberührungbringen des Koagulations- und Adsorptionsmittels mit Wasser zum Waschen und

    h) eine magnetische Trenneinrichtung zum Abtrennen des Koagulations- und Adsorptionsmittels von Wasser, Rückführen des Wassers zu der Einrichtung c) und des Koagulations- und Adsorptionsmittels zu der Einrichtung a)

    enthält.
28. 28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Misch- und Kontakteinrichtungen a),

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    c), e) und g) aus einem langgestreckten Rohr mit darin herrschenden turbulenten Strömungsbedingungen (bei Gebrauch) aufweist.
29. 29. Vorrichtungnach Ansprüchen 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung b) einen Feststoff-Rückführklärer enthält.

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