DE102009035763A1 - Process and device for the removal of pollutants from drinking, industrial and industrial waters - Google Patents

Process and device for the removal of pollutants from drinking, industrial and industrial waters Download PDF

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Abstract

Bekannt ist es, insbesondere zur Abtrennung von Arsen aus Wasser ein Absorptionsverfahren anzuwenden. Durch Auswahl eines geeigneten Absorptionsmittels durch eine Prozessführung mit integrierter Desorption ist eine kontinuierliche Regeneration der eingebrachten Flüssigkeit, insbesondere von Arsen belastetem Wasser, möglich. Bei der zugehörigen Vorrichtung ist dazu wenigstens eine Mischstufe (10) und eine Fest-Flüssig-Trennstufe (20) vorhanden. Gegebenenfalls können die Mischstufe (10) und die Fest-Trennstufe (20) eine gemeinsame Einheit bilden.It is known to use an absorption process in particular to separate arsenic from water. By selecting a suitable absorbent through process control with integrated desorption, continuous regeneration of the liquid introduced, in particular water contaminated with arsenic, is possible. The associated device has at least one mixing stage (10) and one solid-liquid separation stage (20). The mixing stage (10) and the solid separation stage (20) can optionally form a common unit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beseitigung von Schadstoffen aus Trink-, Brauch- und Industriewässern, insbesondere von Schwermetallen aus Trinkwasser. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf die zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for removing pollutants from drinking, industrial and industrial waters, in particular from heavy metals from drinking water. In addition, the invention also relates to the associated Apparatus for carrying out of the procedure.

Zur Abtrennung von gelösten toxischen Stoffen aus Grund-, Prozess- und Trinkwasser werden bisher üblicherweise Verfahren wie beispielsweise Ionenaustausch, chemische Ausfällung, Filtration („Reverse Osmose”), Destillation od. dgl. eingesetzt. Bekannt sind weiterhin Methoden, die auf der Absorption an spezifischen Adsorptionsmitteln beruhen, die typischerweise in einem Festbettreaktor in einem diskontinuierlichen Prozess durchgeführt werden.to Separation of dissolved Toxic substances from groundwater, process water and drinking water have traditionally been used Methods such as ion exchange, chemical precipitation, filtration ("Reverse Osmosis"), Distillation od. Like. Used. Methods are still known, which are based on the absorption of specific adsorbents, the typically in a fixed bed reactor in a batch Process performed become.

Als toxischer Schadstoff bzw. Schwermetall ist derzeit insbesondere Arsen (As) im Fokus der Diskussion, wobei beispielsweise eine hohe Arsenbelastung im Trinkwasser in Indien und Bangladesh zu finden sind, was negative Langzeitfolgen für die Bevölkerung hat. Auch andere Metalle aus der Arsengruppe im Periodensystem, wie beispielsweise Selen, fallen unter die gleichen Betrachtungen.When toxic pollutant or heavy metal is currently particular Arsenic (As) in the focus of discussion, for example, a high To find arsenic pollution in drinking water in India and Bangladesh are what has negative long-term consequences for the population. Also other metals from the arsenic group in the periodic table, such as selenium, fall under the same considerations.

In der parallelen Patentanmeldung der Anmelderin mit gleicher Anmeldepriorität werden Vorschläge gemacht, das Arsen mittels Adsorptionsmaterialien zu binden. Dabei kommt es insbesondere auf die Aufbereitung des Adsorptionsmittels an, wobei dort spezifische Vorschläge zur magnetischen Separation und zur Wiederverwertung des Adsorptionsmittels gemacht werden. Es werden dort also zusätzlich magnetische Substanzen in das Verfahren eingebracht.In the applicant's co-pending patent application having the same filing priority proposals made to bind the arsenic by means of adsorption materials. there it comes in particular on the treatment of the adsorbent where there are specific proposals for magnetic separation and to be recycled to the adsorbent. It will be there in addition introduced magnetic substances in the process.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es demgegenüber, ohne derartige magnetische Substanzen auszukommen und nur durch mechanische Behandlung für eine geeignete Bereinigung von insbesondere Trinkwasser zu sorgen.task In contrast, the present invention is without such magnetic Substances get along and only by mechanical treatment for a suitable Clean up of drinking water in particular.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst. Eine zugehörige Vorrichtung ist Gegenstand des Patentanspruches 15. Weiterbildungen des Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung sind Inhalt der Unteransprüche.The Task is in a method of the type mentioned by the measures of claim 1. An associated one Device is the subject of claim 15. Further developments the method and the associated device are content of the subclaims.

Bei der Erfindung erfolgt ebenso wie bei der parallelen Anmeldung eine Überführung des an sich bekannten Adsorptionsprozesses, welcher typischerweise diskontinuierlich betrieben wird, in ein kontinuierliches Verfahren. Dies ist durch die Kombination geeigneter Prozessschritte und Merkmale in der zugehörigen Vorrichtung möglich.at The invention takes place as in the parallel application, a transfer of the known adsorption process, which is typically discontinuous is operated in a continuous process. This is through the combination of suitable process steps and features in the associated device possible.

Insgesamt ergibt sich damit ein praxisgerechtes und servicearmes Verfahren, wobei vorteilhafterweise magnetisierbare Substanzen und entsprechende Vorrichtungen für die Trennung der magnetischen Substanzen nicht erforderlich sind.All in all This results in a practice-oriented and service-poor method, where advantageously magnetizable substances and corresponding Devices for the separation of the magnetic substances are not required.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigenFurther Details and advantages of the invention will become apparent from the following Description of the figures of exemplary embodiments with reference to the drawing in conjunction with the claims. It demonstrate

1 ein Fließschema zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und 1 a flow chart for illustrating the method according to the invention and

2 eine Abwandlung des Fließschemas gemäß 1. 2 a modification of the flow chart according to 1 ,

Die beiden Figuren werden nachfolgend weitestgehend gemeinsam beschrieben.The Both figures are described below largely together.

In der 1 wird über eine Eingangsleitung 1 Rohwasser in einem Mischreaktor 10 eingebracht. Der Volumenstrom V ist dabei weitestgehend konstant, wobei vor dem Eingang des Mischreaktors ein Ventil 40 für eine Rückführleitung vorhanden ist.In the 1 is via an input line 1 Raw water in a mixed reactor 10 brought in. The volume flow V is largely constant, with a valve in front of the inlet of the mixing reactor 40 is present for a return line.

Der Mischreaktor 10 hat einen Eingang 11 und einen Ausgang 12 und weiterhin Eingänge 13ff für die Rückführung von Adsorptionsmitteln. Im Mischreaktor 10 befindet sich ein Adsorptionsmittel für die Aufnahme von Schadstoffen. Sofern über die Eingangsleitung für Rohwasser ein kontinuierlicher Rohwasserstrom eingebracht wird, werden die Adsorptionsmittel darin gleichmäßig verteilt.The mixing reactor 10 has an entrance 11 and an exit 12 and continue inputs 13ff for the recycling of adsorbents. In the mixed reactor 10 There is an adsorbent for the absorption of pollutants. If a continuous stream of raw water is introduced via the input line for raw water, the adsorbents are evenly distributed therein.

Über eine Ausgangsleitung 2 wird die Ausgangsflüssigkeit des Mischreaktors 10, die reine Flüssigkeit (Reinwasser), aber auch Feststoffe enthalten kann, in eine Trennstufe 20 geleitet. Die Trennstufe 20 besteht in bekannter Weise aus einem Hydrozyklon, bei dem durch Rotation die Flüssigkeit vom Feststoff getrennt wird. Der Feststoff wird über die Leitung 3 weitergeleitet und gelangt auf ein Transportband 30. Auf das Transportband 30 wird eine Desorptionsflüssigkeit flächig aufgebracht, beispielsweise über eine Dusche 31 oder anderer geeigneter technischer Mittel.Via an output line 2 becomes the starting liquid of the mixing reactor 10 , which may contain pure liquid (pure water), but also solids, in a separation stage 20 directed. The separation stage 20 consists in a known manner of a hydrocyclone, in which the liquid is separated from the solid by rotation. The solid is passed over the line 3 forwarded and arrives on a conveyor belt 30 , On the conveyor belt 30 a desorption liquid is applied flat, for example via a shower 31 or other suitable technical means.

Das Desorptionsmittel ist beispielsweise Ammoniumhydroxid (NH4OH). Ammoniumhydroxid bindet Schadstoffe, insbesondere das Arsen und bildet die chemische Verbindung (NH4)3AsO4. Über eine Abführeinrichtung 32 wird der so gebundene Schadstoff abgeführt und in einen Vorratsbehälter 33 zur Entlagerung eingebracht.The desorbent is, for example, ammonium hydroxide (NH 4 OH). Ammonium hydroxide binds pollutants, especially arsenic, and forms the chemical compound (NH 4 ) 3 AsO 4 . About a discharge device 32 the so bound pollutant is removed and into a reservoir 33 introduced for removal.

Beim Transport im Transportband 30 kann das NH3 aus dem Adsorptionsmittel NH4OH durch Temperaturerhöhung ausgetrieben werden. Es wird dann über eine Ausgangsleitung 4 entweder in einem Behälter 15 entsorgt oder durch Versetzen mit Wasser wieder zu NH4OH ergänzt. Das regenerierte Desorptionsmittel kann dann über die Leitung 7 in einem konstanten Massestrom m wieder in den Mischreaktor 10 zurückgeführt werden. Gegebenenfalls wird frisches Adsorptionsmittel beigemischt.When transported in the conveyor belt 30 the NH 3 can be expelled from the adsorbent NH 4 OH by increasing the temperature. It will then via an output line 4 either in a container 15 disposed of or added to NH 4 OH by adding water. The regenerated desorbent may then pass over the line 7 in a constant mass flow m back into the mixing reactor 10 to be led back. Optionally, fresh adsorbent is added.

Die aus der Trennstufe 20 von dem Schadstoff befreite Flüssigkeit, d. h. das Reinwasser, wird über die Leitung 21 weggeführt und zwecks bestimmungsgemäßen Verbrauch in die Leitung 22 gegeben. Die Ausgangsleitung kann aber auch in den Eingang 1 zurückgeführt werden.The from the separation stage 20 Liquefied by the pollutant liquid, ie the pure water, is over the line 21 carried away and for purpose of consumption in the line 22 given. The output line can also be in the input 1 to be led back.

Für letzteren Prozess sind in den Leitungen Ventile 40, 40' und 40'' angeordnet, die durch geeignete Maßnahmen steuerbar sind. Dazu dienen insbesondere Sensoren, mit denen die Qualität des gereinigten Wassers ermittelt wird.For the latter process valves are in the lines 40 . 40 ' and 40 '' arranged, which are controlled by appropriate measures. In particular, sensors with which the quality of the purified water is determined are used.

In der 2 ist das Fließschema der 1 in der Weise abgeändert, dass von der Ausgangsleitung 2 des Mischreaktors 10 aus 1 die Trennstufe beschickt wird und entsprechend der Feststoff über die Leitung 3 ausgetragen und im Transportmittel das Adsorptionsmittel regeneriert wird. Wesentlich ist hier, dass einerseits die Ausgangsleitung 21 der Trennstufe 20, die gereinigte Flüssigkeit enthält, direkt auf über ein Ventil auf die Leitung 2 zurückgibt, bzw. als Reinflüssigkeit ausgibt und dass andererseits das regenerierte Adsorptionsmittel wieder in die Trennstufe zurückgegeben wird. Dadurch wird der Aufbau insgesamt einfacher.In the 2 is the flowchart of 1 modified in such a way that from the output line 2 of the mixing reactor 10 out 1 the separation stage is charged and according to the solid over the line 3 discharged and in the transport the adsorbent is regenerated. It is essential here that on the one hand the output line 21 the separation stage 20 , which contains purified liquid, directly on via a valve on the line 2 returns, or outputs as a pure liquid and that on the other hand, the regenerated adsorbent is returned to the separation stage. This makes the overall structure easier.

Der vorstehend beschriebene Prozess wurde speziell zu einer Entfernung von Arsen (As) aus Grundwasser, das in vielen Gegenden bereits als Trinkwasser verwendet wird, beschrieben. Auch andere toxische Metalle und/oder Schadstoffe können mit dem gleichen Verfahren beschrieben werden. Das Verfahren und die zugehörige Anlage sind vergleichsweise einfach, arbeiten servicearm und können damit ohne großen Aufwand installiert werden.Of the The process described above has been specifically for removal of arsenic (ace) from groundwater, which is already drinking water in many areas is used described. Other toxic metals and / or Pollutants can with the same procedure. The procedure and the associated Systems are comparatively simple, operate with low service and can handle it without big ones Effort to be installed.

Claims (22)

Verfahren zur Beseitigung von Schadstoffen aus Trink-, Brauch- und Industriewässern, insbesondere zur Entfernung von Schwermetallen aus Trinkwasser, mit folgenden Verfahrensschritten: – Die Schadstoffe werden in an sich bekannter Weise mit einem geeigneten Adsorptionsmittel für die Schadstoffe in Kontakt gebracht und adsorbiert, – wobei in einer ersten Stufe das verunreinigte Wasser dem Adsorptionsverfahren unterzogen wird, – und wobei in einer zweiten Stufe eine Abtrennung und kontinuierliche Regeneration des mit den Schadstoffen belegten Adsorptionsmittels erfolgt – so dass mit Rückführung des regenerierten Adsorptionsmittels in die erste Stufe ein insgesamt kontinuierlicher Prozess durchgeführt wird.Process for the elimination of pollutants Drinking, industrial and industrial waters, in particular for the removal of heavy metals from drinking water, with the following process steps: - The pollutants are in in a known manner with a suitable adsorbent for the pollutants brought into contact and adsorbed, - where in a first stage the contaminated water is subjected to the adsorption process, - and where in a second stage a separation and continuous regeneration the occupied with the pollutants adsorbent takes place - so that with return of the regenerated adsorbent in the first stage a total continuous process is carried out. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Wasser einen Mischreaktor durchläuft, dem gleichzeitig regeneriertes Adsorptionsmittel, beispielsweise Latent, zugeführt wird, sich dort vermischt und anschließend in einer Fest-/Flüssigkeitstrennstufe weiterbehandelt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the water to be purified passes through a mixing reactor, the simultaneously regenerated adsorbent, for example latent, supplied is mixed there and then in a solid / liquid separation stage is treated further. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Adsorptionsmittel Latent verwendet wird.Method according to claim 2, characterized in that that is used as the adsorbent latent. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des abfließenden Wassers sensor-/ventilgesteuert wieder in den Mischreaktor zurückgeführt wird, um die Verweilzeit des Adsorptionsmediums im Rohwasser bedarfsgerecht zu erhöhen.Method according to claim 2, characterized in that that part of the outflowing Water sensor / valve controlled is returned to the mixing reactor, to the residence time of the adsorption medium in the raw water as needed to increase. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsauslauf der Trennstufe direkt dem Eingangswasserkreislauf bzw. dem Reservoir zugeleitet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the liquid from the liquid outlet the separation stage directly to the input water circuit or the reservoir is forwarded. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualität des Austrittswassers online gemessen wird und eine Rückführung des Austrittswassers erfolgt.Method according to claim 4, characterized in that that the quality the discharge water is measured online and a return of the Exit water takes place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoffauslass der Trennstufe das beladene Adsorptionsmittel auf ein Transportband bringt, auf dem dieses durch ein spezifisches Desorptionsmittel regeneriert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the solids outlet of the separation stage the loaded Transfer adsorbent to a conveyor on which this passes a specific desorbent is regenerated. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Desorptionsmittel als Lösung über eine Berieselungsanlage mit dem mit den Schadstoffen beladenen Adsorptionsmittel in Kontakt gebracht wird.Method according to claim 7, characterized in that that the desorbent as a solution over a Sprinkler system with adsorbent laden with pollutants is brought into contact. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Desorptionsmittel und dem Adsorptionsmittel gewonnene Eluat zur Weiterbehandlung des aufkonzentrierten Schadstoffes aufgefangen wird.Method according to claim 8, characterized in that that obtained from the desorbent and the adsorbent Eluate collected for further treatment of the concentrated pollutant becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Schadstoff befreite Adsorptionsmittel thermisch behandelt wird.Method according to one of claims 6 to 9, characterized that the adsorbent freed from the pollutant is thermally treated becomes. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung auf einem sich bewegenden Transportband erfolgt.Method according to claim 10, characterized in that that the thermal treatment on a moving conveyor belt he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Adsorptionsmittel ausgetriebene NH3 in den Desorptionskreislauf zurückgeführt wird.Method according to one of claims 6 to 11, characterized in that the expelled from the adsorbent NH 3 is returned to the desorption cycle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das regenerierte Adsorptionsmittel in den Mischreaktor zurückgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the regenerated adsorbent in the mixing reactor is returned. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des regenerierten Adsorptionsmittels zur schadstofffreien Entlagerung abgetrennt wird und dass dieser Teil durch neues Adsorptionsmittel im Verfahrensablauf ersetzt wird.Method according to claim 13, characterized in that that a part of the regenerated adsorbent to pollutant-free Entlag is separated and that this part by new adsorbent is replaced in the procedure. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 14, mit einem Reaktor (10) als Mischstufe mit wenigstens einem Eingang (11) und wenigstens einem Ausgang (12), wobei der Mischreaktor eine Trennstufe (20) zur Trennung von Flüssigkeit und Feststoffen ist.Apparatus for carrying out the process according to the process according to claim 1 or one of claims 2 to 14, with a reactor ( 10 ) as a mixing stage with at least one input ( 11 ) and at least one output ( 12 ), wherein the mixing reactor is a separation stage ( 20 ) for the separation of liquid and solids. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Mischreaktor (10) die zu reinigende Flüssigkeit mit einem Adsorptionsmittel gemischt wird.Apparatus according to claim 15, characterized in that in the mixing reactor ( 10 ) the liquid to be purified is mixed with an adsorbent. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zu reinigende Flüssigkeit Wasser ist, das mit Schadstoffen, insbesondere Arsen, belastet ist.Apparatus according to claim 15 or 16, characterized that the liquid to be purified Water is contaminated with pollutants, especially arsenic. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorptionsmittels Ammoniak (NH4) ist.Device according to one of claims 15 to 17, characterized in that the adsorbent is ammonia (NH 4 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Desorptionsmittel Ammoniumhydroxid (NH4OH) ist.Device according to one of claims 15 to 17, characterized in that the desorbent is ammonium hydroxide (NH 4 OH). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fest-Flüssigkeit-Trennstufe ein Hydro-Zyklon (20) ist.Device according to one of claims 15 to 19, characterized in that the solid-liquid separation stage a hydro-cyclone ( 20 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischstufe (10) das Zyklon (20) beinhaltet.Device according to one of claims 20, characterized in that the mixing stage ( 10 ) the cyclone ( 20 ) includes. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Zyklon die Mischstufe (10) komplett ersetzt.Apparatus according to claim 21, characterized in that the cyclone, the mixing stage ( 10 ) completely replaced.
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