Ablauf und Stufen beim HYDROZON®-Verfahren
Flockung
Ziel der Flockung ist die Optimierung der Filterleistung. Flockungsmittel sind anorganische Elektrolyte, welche elektrische Ladungen an den Oberflächen von Feststoffen kompensieren. Dies führt zur Ausbildung von Mikro- und Makroflocken, welche wiederum größere Agglomerate bilden.
Sie ermöglichen so Abscheidungen von kolloiddispersen Wasserverunreinigungen.
Das Flockungsmittel wird dem Rohwasser vor der Filterstufe in einem Reaktor zugegeben. Hierdurch ist eine optimale Vermischung und Verteilung des Flockungsmittels garantiert. Ozon unterstützt zudem die Mikroflockung.
Vorozonung
Bei der Vorozonung laufen im Wesentlichen folgende Prozesse ab:
- Desinfektion des Rohwassers
- Oxidation von Eisen zu filtrierbarem Eisenhydroxid
- Oxidation von Mangan zu filtrierbarem Braunstein
- Aufspalten hochmolekularer organischer Verbindungen zur Optimierung der biologischen Mineralisation im Filterbett (Ozon-Biofiltration)
- Sauerstoffanreicherung zur Versorgung der aeroben Mikrobiologie im biologisch aktiven Filterbett
Oxidation mit Ozon
Bei der Oxidation werden Elemente oder Verbindungen mit Sauerstoff vereinigt. Die zu oxidierende Substanz gibt dabei Elektronen ab, welche vom Oxidationsmittel wiederum aufgenommen werden. Ozon ist aktivierter Sauerstoff mit einem hohen spezifischen Oxidationspotential (2,07 V).
Potentiale wichtiger Oxidationsmittel:
| Oxidationsmittel |
Potential in V |
Oxidationsmittel |
Potential in V |
| Hydroxylradikal |
2,80 |
Hypochlorit |
1,49 |
| Ozon |
2,07 |
Chlor |
1,36 |
| Wasserstoffperoxid |
1,78 |
Chlordioxid |
1,27 |
| Kaliumpermanganat |
1,70 |
Sauerstoff |
1,23 |
Ozon bewirkt aufgrund seines hohen Oxidationspotentials eine sehr rasche Oxidation organischer und anorganischer Wasserverunreinigungen. Das HYDROZON®-Verfahren nutzt Ozon sowohl zur Oxidation des Rohwassers als auch zur betriebsabschließenden Desinfektion des Reinwassers.
Bei der Oxidation entstehen unter anderem niedermolekulare, assimilierbare organische Kohlenstoffe (AOC). Diese Kohlenstoffe werden in einem biologisch aktiven Filterbett, das der Oxidation folgt, mineralisiert.
Bildung und Zerfall von Ozon
Filtration
Bei der Filtration wird eine Flüssigkeit, die Feststoffteilchen enthält, in Flüssigkeit und Feststoffe getrennt. Das optimierte Filterbett hält korpuskuläre Feststoffe zurück und lässt das Filtrat - die gefilterte Flüssigkeit - durch.
Zudem erfolgt im Filterbett die
- Reduktion von überschüssigem Ozon im oberen Filterbett und
- die biologische Mineralisation von AOC im unteren Filterbett
Die Filterleistung wird besonders von folgenden Faktoren beeinflusst:
- Filtermaterialien
- Schüttgewicht, Korndurchmesser und Kornoberfläche der Filtermaterialien
- Mischbarkeit der Filtermaterialien
- Filter-Schütthöhe
- Filtergeschwindigkeit
Biologische Mineralisierung
Hochmolekulare Verbindungen werden durch die Oxidation mit Ozon in niedermolekulare Gruppen aufgespalten. Diese nunmehr assimilierbaren organischen Substanzen werden von aeroben Bakterien im ozonfreien Milieu des Filterbetts weitestgehend zu Wasser, Kohlendioxid, Stickstoff, etc. mineralisiert.
Dieser Vorgang - Aufspaltung der Verbindungen durch Oxidation und anschließende biologische Mineralisation - realisiert im Zeitraffer die natürliche, in einem Aquifer ablaufende Wasserreinigung.
Für die biologische Mineralisierung (Ozon-Biofiltration) werden in der Regel spezielle, entsprechend dimensionierte Aktivkohlefilter eingesetzt.
Hygienisierung / Desinfektion
Bei der Desinfektion werden Krankheitserreger so stark geschädigt, dass sie andere Lebewesen nicht mehr infizieren können. Im HYDROZON®-Verfahren wird das Rohwasser automatisch desinfiziert, da Ozon sowohl als Oxidationsmittel wie auch als -zugelassenes - Desinfektionsmittel wirkt.
Betriebsabschließend erfolgt beim HYDROZON®-Verfahren eine zweite Ozonung. Bei dieser Ozonung finden folgende Prozesse statt:
- Oxidation von Nitrit, das eventuell während der biologischen Mineralisation entstanden ist, zu Nitrat
- Beseitigung eines etwaigen Sauerstoffdefizits, das durch die biologische Aktivität im Filterbett entstanden sein kann
- Desinfektion und Hygienisierung des Reinwassers
Hygienisierung
Messung der Redoxspannung
Die Redoxspannung informiert über das Verhältnis von oxidierenden zu reduzierenden Substanzen. Eine geeignete Anlagenkonfiguration vorausgesetzt, lässt sich die Redoxspannung daher auch als Qualitätsparameter zur Prozessführung einer Wasseraufbereitungsanlage heranziehen.
Beim HYDROZON®-Verfahren wird die Redoxspannung nach der Schlussoxidation im Reinwasser gemessen.
Je höher die Redoxspannung und je geringer der Restozongehalt, desto besser ist die Aufbereitungsleistung.
Wenn beispielsweise eine Redoxspannung von 750 mV gemessen wird, bei einem Restozongehalt von nur 0,02 mg/l, lässt sich daraus auf einen hohen Hygienisierungsgrad des Wassers schließen.
Das HYDROZON®-Verfahren - Anwendungsbeispiele
Beim HYDROZON®-Verfahren erfolgt die Lösung der jeweiligen Aufbereitungsproblematik durch bewährte und in der Praxis erprobte Verfahren sowie aufeinander abgestufte, bewährte Leistungseinheiten.
Basisverfahren
"Basisverfahren" zur Aufbereitung von Trinkwasser nach dem HYDROZON®-Verfahren.
Das HYDROZON®-Basisverfahren ist besonders geeignet zur Aufbereitung von
- Quellwasser mit erhöhter Trübung und Keimbelastung
- Tiefenwasser mit erhöhten Gehalten an:
- Eisen, Mangan und Arsen
- Schwefelwasserstoff
- Ammonium (Nitrifikation im biologisch aktiven Filter)
- Nitrit
Verfahren mit erweiterter Oxidation (AOP)
Das HYDROZON®-Verfahren mit einer erweiterten Oxidationsstufe ist erforderlich bei der Aufbereitung von Rohwasser, das mit Rückständen von chlororganischen Stoffen (CKW) oder Pflanzenbehandlungs- und Schädlingsbekämpfungsmitteln (PBSM) belastet ist.
Dieses Verfahren ist besonders geeignet zur Aufbereitung anthropogen kontaminierter Grundwässer, wie z. B.
- mit Pflanzenschutzmitteln (PBSM) belastetes Wasser
- mit Chlor-Kohlenwasserstoffen (CKW) belastetes Wasser
In der erweiterten Oxidationsstufe wird zusätzlich Wasserstoffperoxid (H2O2) zugegeben. Durch die Bildung von Hydroxylradikalen wird die Oxidationsleistung verstärkt. So werden auch Chemikalien, die auf Langzeitstabilität ausgelegt sind, aufgebrochen und der biologischen Mineralisation zugänglich gemacht. Die anschließende biologische Filterstufe mineralisiert die Fragmente und minimiert so die Bildung von Metaboliten.
Verfahren mit Adsorptionsstufe
Das HYDROZON®-Verfahren mit zusätzlicher Adsorptionsstufe wird angewandt zur Aufbereitung von stärker belasteten Wässern, insbesondere zur Aufbereitung von
- Grundwasser mit fehlendem / ungenügendem Grundwasserschutz
- Karstwasser
- Uferfiltrat
- durch Oberflächenwasser beeinflusstes Grundwasser
Verfahren mit 3-fach Oxidation
Das HYDROZON®-Verfahren mit 3-fach Oxidation und Doppelfiltration wird vor allem bei der Aufbereitung von Oberflächenwasser und anthropogen belastetem Wasser eingesetzt.
- Oberflächenwasser aus Seen und Flüssen
- Uferfiltrat von stark belasteten Gewässern
- Thermalwasser mit Schwefelwasserstoff, Methan und anderen reduzierten Substanzen
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Übersicht
