CH481020A - Verfahren zur Entmanganung und zur Entkeimung von manganhaltigem Wasser mittels Ozon - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Entmanganung    und zur Entkeimung von     manganhaltigem    Wasser     mittels    Ozon    Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur       Entmanganung    und zur Entkeimung von     manganhalti-          gem    Wasser mittels Ozon.  



  Während     Quellwässer    höchstens Spuren von Mangan  verbinden enthalten, finden sich in den Grund- und  Oberflächenwässern oft beträchtliche Mengen,     d.h.    Kon  zentrationen, die in der     Industrie    und Technik zu Störun  gen Anlass geben können. Auch für Trinkzwecke schätzt  man einen erhöhten     Mangangehalt    nicht, obwohl er  physiologisch absolut unbedenklich ist. In den Rohrlei  tungen verursacht Mangan oft lästige Inkrustationen.  



  Gewöhnlich liegen die     Manganverbindungen    im Was  ser in Form ihrer zweiwertigen Stufe vor. Je nach der Art  der Verbindung,     d.h.    ihrer     Oxydierbarkeit,    können sie  schon durch einfache Belüftung     aufoxydiert    und damit  ausgeflockt werden. Schwerer     oxydierbare    Verbindungen,  wie     z.B.        Mangan-(11)    Sulfat oder -Nitrat können jedoch  auf diese Weise nicht entfernt werden. Hier macht man  sich die katalytische Wirkung verschiedener     Manganoxy-          de    zunutze.

   Man filtriert solches Wasser durch     Sand-          oder        Kieselfilter    mit aktivem     Mangandioxyd    oder einem  Gemisch verschiedener     Oxydformen.    Solche Filter funk  tionieren aber nur dann, wenn der Sauerstoffgehalt des  Wassers hoch genug ist. Im weitern sind die Katalysato  ren durch diverse Elektrolyte leicht zu vergiften. Kolloi  dale Stoffe vermögen die     Oberfläche    der aktiven Schich  ten zu bedecken und somit unwirksam zu machen. Noch  empfindlicher in dieser Beziehung als die     Manganfilter     sind die sogenannten     Manganaustauscher.     



  Man hat deshalb versucht, die     Entmanganung        mittels     Ozon durchzuführen. Ozon als ein sehr starkes Oxyda  tionsmittel muss ja noch viel eher als molekularer       Sauerstoff    in der Lage sein, die niederwertigen Mangan  verbindungen in höhere Oxydationsstufen zu überfüh  ren.  



  Praktische Versuche haben ergeben, dass alle Man  ganverbindungen der niedrigen Oxydationsstufen mit  Ozon sehr schnell     aufoxydiert    werden können. Dabei  wird die Zusammensetzung und Struktur des Endpro  duktes beeinflusst durch die     Wasserstoffionenkonzentra-          tion,    die     Äquivalentverhältnisse    und Fremdionen, die  Geschwindigkeit der Gaszufuhr sowie deren Konzentra-         tion    und die Temperatur. Die Oxydation mit Ozon  verläuft zur Hauptsache wie diejenige mit Peroxyden  über zum Teil nicht genauer definierbare instabile       Zischenstufen,    deren Löslichkeit in Wasser sehr unter  schiedlich ist.

   So hat sich     z.B.    ergeben, dass durch eine  schnelle Zufuhr von viel Ozon im Verhältnis zum  Mangan das intermediäre Produkt     Mn,0,    gebildet  wird, das langsam in das stabile     Mn304    übergeht.  Durch Weiteroxydation resultiert daraus     .ss-MnOOH.     Bei einer langsamen Oxydation bildet sich über Zwi  schenstufen vorerst     Mn@03,    das weiter zu     a-MnOOH     und     Mn50,    -     H,,0    oxydiert werden kann.

   Aus dem       Mn,0,    - x     H.0    entsteht schlussendlich durch     Struk-          turänderung,y-    oder     a    -     Mn02.     



  Unter gewissen Voraussetzungen kann Ozon die       Manganverbindungen    bis zur höchsten Oxydationsstufe,  den     Permanganaten,    oxydieren.  



  Störungen bei der     Entmanganung    mit Ozon konnten  auch beobachtet werden, wenn neben Mangan noch  Ammoniak im Wasser vorhanden ist. Während die       Ammoniumionen    mit den Sulfaten, Chloriden und höhe  ren Oxyden des Mangans normalerweise nicht reagieren,  tun sie dies mit den intermediär auftretenden, sehr  reaktionsfreudigen Zwischenstufen. Je nach der Durch  führung des     Ozonisierung    kommt es zur Bildung von gut  löslichen     Ammoniummangankomplexen.    Dabei genügen  schon Spuren von Ammoniak; und schon das Verhältnis  Mn :     NH3    von 1 : 0,06 genügt zur Komplexbildung.  



  Von praktischer Bedeutung ist ferner, dass kolloidales  oder     geflocktes        Mn ,        MnO"        MnOOH    oder  deren Zwischenstufen den Zerfall des Ozons zu     katalysie-          ren    vermögen.  



  So haben Versuche ergeben, dass für die     Entmanga-          nung    eines Wassers mittels Ozon eine schnelle Zufuhr  grösserer Mengen des Gases nicht immer die gewünschte  rasche und vollständige     Ausflockung    des Mangans mit  sich bringt, sondern oft unerwünschte, zum Teil gut  lösliche Verbindungen liefert, die sich erst nach längerer  Zeit in unlösliche umwandeln.

   Die Beigabe kleiner  Mengen Ozon,     d.h.    das Arbeiten mit niedrigen Konzen  trationen hingegen bewährt sich und führt zur vollständi  gen     Entmanganung.         Bei der Verwendung von Ozon zur     Entmanganung     wollte man neben dem chemischen Effekt der     Aufoxyda-          tion    der     Manganverbindungen    gleichzeitig auch eine  Entkeimung durchführen. Für die Wassersterilisation hat  sich Ozon ja seit langem bewährt.  



  Es     ht    sich nun aber ergeben, dass bei der kombinier  ten Anwendung von Ozon zur     Entmanganung    und zur  Entkeimung beträchtliche Schwierigkeiten auftauchen.  Für die sichere und vollständige     Entmanganung    muss  eine geringe Menge Ozon     zugeführt    werden, für die  sichere Entkeimung hingegen eine wesentlich höhere.  Nur in     Ausnahmefällen    gelingt es hier, eine Konzentra  tion an Ozon zu finden, die restlos entkeimt und zugleich  das Mangan ausflockt und nicht in lösliche Verbindun  gen     überführt.     



  Es hat sich auch gezeigt, dass für die     Entkeimung     eine höhere Ozonzugabe erforderlich ist, sobald gewisse  aktive. frisch gefällte     Manganverbindungen    im Wasser  sind. Dies ist dadurch zu erklären, dass die feinen       Partikelchen    der     Manganverbindungen    den Ozonzerfall  an ihrer     Oberfläche    katalysieren. Dieser Zerfall findet  lokal begrenzt an den     Partikelchen    statt. Auf diese Weise  verhindern die vorhandenen     Manganteilchen,    dass das  Ozon an die Mikroben herankommt, wodurch die Mi  kroorganismen vor dem Ozon geschützt werden.

   Diese  Wirkung wird bestätigt durch Vergleichen der     Entkei-          mungswirkung    von Ozon in     manganfreiem    und     mangan-          haltigem    Wasser. Das     manganhaltige    Wasser benötigt bei  gleicher ursprünglicher Keimzahl zur Entkeimung die  doppelte Menge an Ozon.  



  Die geschilderten Beobachtungen haben das Bedürf  nis nach einem neuen Verfahren zur     Entmanganung    und  zur Entkeimung von     manganhaltigem    Wasser mittels  Ozon geweckt. Ein solches Verfahren zu finden, war die  Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

   Das     erfindungsge-          mässe    Verfahren besteht darin, dass man Wasser in einer  ersten     Ozonisierungsstufe    eine derart geringe Ozonmenge  zuführt, dass eine langsame Oxydation der     Manganver-          bindungen    im Wasser erfolgt und keine löslichen     man-          ganhaltigen    Zwischenverbindungen oder Komplexe ent  stehen, und dass man das ausgefällte     Manganoxyd    durch  Filtration vom Wasser trennt und nachher dem Filtrat in  einer zweiten     Ozonisierungsstufe    eine grössere Ozonmen  ge     zuführt,    die eine sichere Entkeimung gewährleistet.  



  In der ersten     Ozonisierungsstufe    kann dem Wasser, je  nach seinem     Mangangehalt,    mit Vorteil eine Ozonmenge  von 0.1 bis 0,3 mg     03/Liter    zugeführt werden. Die in der    zweiten     Ozonisierungsstufe    herbeigeführte Ozonkonzen  tration im Wasser richtet sich zweckmässig nach der  Anzahl der Keime und kann vorzugsweise 0,2 bis 0,5 mg       03/Liter    betragen.  



  Die praktischen Ergebnisse haben überraschend ge  zeigt,     dass    bei dem neuen zweistufigen     Entmanganungs-          und        Entkeimungsverfahren    der Gesamtverbrauch an  Ozon niedriger ist als bei der Entkeimung des gleichen       manganhaltigen    Wassers in einer einzigen     Ozonisierungs-          stufe.     



  <I>Beispiel:</I>  Einem Grundwasser mit einem     Mangangehalt    von  0,14 mg/Liter und einer Keimzahl von 610 pro Liter  wurde mittels einer geeigneten Vorrichtung Ozon oder  ein ozonhaltiges Gasgemisch in einer solchen Menge  beigemischt, dass die Ozonkonzentration im Wasser  0,20 mg     O/Liter    betrug. Das ausgeflockte Mangan  wurde über einen Sandfilter     abfiltriert    und das Filtrat  anschliessend einer weiteren     Ozonisierung    unterworfen,  wobei die Ozonkonzentration im Wasser auf ca. 0,3 bis  0,4     mg/Liter    erhöht wurde. Das so behandelte Wasser  war frei von Mangan und steril.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Entmanganung und zur Entkeimung von manganhaltigem Wasser mittels Ozon, dadurch ge kennzeichnet, dass man dem Wasser in einer ersten Ozonisierungsstufe eine derart geringe Ozonmenge zu führt, dass eine langsame Oxydation der Manganverbin- dungen im Wasser erfolgt und keine löslichen mangan- haltigen Zwischenverbindungen oder Komplexe entste hen,

   und dass man das ausgefällte Manganoxyd durch Filtration vom Wasser trennt und nachher dem Filtrat in einer zweiten Ozonisierungsstufe eine grössere Ozonmen ge zuführt, die eine sichere Entkeimung gewährleistet. UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass man dem Wasser in der ersten Ozonisie- rungsstufe 0,1 bis 0,3 mg 03/Liter und in der zweiten Ozonisierungsstufe 0,2 bis 0,5 mg O_./Liter zuführt.