EP4526262A1 - Verwendung eines adsorbens und dosiereinheit aus adsorbens für diese verwendung - Google Patents

Verwendung eines adsorbens und dosiereinheit aus adsorbens für diese verwendung

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EP4526262A1
EP4526262A1 EP23722590.9A EP23722590A EP4526262A1 EP 4526262 A1 EP4526262 A1 EP 4526262A1 EP 23722590 A EP23722590 A EP 23722590A EP 4526262 A1 EP4526262 A1 EP 4526262A1
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EP
European Patent Office
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adsorbent
additives
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water
liquid
Prior art date
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Pending
Application number
EP23722590.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Grabbe
Thomas FUNDNEIDER
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Mecana Ag
Original Assignee
Mecana Ag
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to the use of an adsorbent in a system for processing liquids to remove dissolved organic and/or inorganic substances. It also concerns a dosing unit made of adsorbent for this use.
  • an adsorbent in a plant for the treatment of liquids (such as municipal or industrial wastewater, drinking water, groundwater, lake/sea and river water, rainwater, mixed water and street wastewater) with the aim of removing dissolved organic substances , such as dissolved organic carbon (DOC for short) or trace substances or micropollutants (e.g. pharmaceuticals, industrial and household chemicals) and/or inorganic substances such as phosphates, ammonium compounds or metals.
  • liquids such as municipal or industrial wastewater, drinking water, groundwater, lake/sea and river water, rainwater, mixed water and street wastewater
  • DOC dissolved organic carbon
  • trace substances or micropollutants e.g. pharmaceuticals, industrial and household chemicals
  • inorganic substances such as phosphates, ammonium compounds or metals.
  • DE 10 2013 006 985 A1 describes a method for removing dissolved water constituents from water, which is either drinking water, surface water, process water or wastewater, using powdered adsorbents, which is used in process preparation in the chemical industry and in water and wastewater technology, preferably in the Drinking water treatment and wastewater treatment is used, and a device for carrying out the process.
  • An adsorbent for example powdered activated carbon, is used to adsorb dissolved water ingredients.
  • EP 3 957 608 A1 describes a method and a device for the treatment of wastewater, in particular for the removal of micropollutants in a sewage treatment plant with a reactor which has an inlet opening for the wastewater, a contact zone in which granulated activated carbon interacts with the wastewater Has a supernatant zone and an adjoining outlet opening from which the cleaned wastewater emerges.
  • EP 2 536 497 A1 relates to an adsorptive system, in particular based on an agglomerate, with a large number of adsorber particles, the adsorber particles being fixed on a binder carrier, in particular made to adhere, and via the binder carrier to the adsorptive system, in particular to an adsorbent, are connected and wherein the adsorber particles have a first particulate adsorption material and a second particulate adsorption material that is different from the first particulate adsorption material.
  • Such an adsorptive system is used in the field of filter technology. From EP 2 440 496 B1 a device for treating an aqueous liquid by contacting it with a fluidized bed made of coagulated carbon in powder form is known.
  • EP 3 009 405 A1 describes a process for water treatment to reduce the content of organic substances and pollutants, the process comprising the following:
  • the adsorption material consists of agglomerates of activated carbon particles, the agglomerates having an average size between 20 pm and 1,000 pm and an iodine number of more than 1,000 mg/g.
  • a process for the treatment of water in order to reduce the content of organic materials and pollutants therein comprising a step of placing water to be treated in contact with an adsorbent granular material in a contact container provided with stirring means; followed by a step of clarifying the water coming from the container, which results in obtaining a clarified water and sludges, the adsorbent granular material consisting of agglomerates of activated carbon particles, the agglomerates having an average size of between 200 pm and 600 pm is, and a specific surface area that is between 800 and 1,000 m 2 /g.
  • Adsorptive structures based on agglomerates each comprising a large number of granular, preferably spherical, adsorber particles, as well as the The production of these agglomerates and their use are described in EP 2 349 556 B1.
  • the adsorber particles of the individual agglomerates are each connected to one another via a preferably thermoplastic organic polymer, in particular binder, or the adsorber particles of the individual agglomerates are bound and/or made to adhere to a preferably thermoplastic organic polymer, in particular binder.
  • the adsorptive structures are used for the adsorption of toxins, pollutants and odors, especially from gas or air streams or from liquids, especially water.
  • EP 0 209 790 A2 describes a process for producing polymer-bonded carrier materials containing fillers, the carrier materials obtained by this process and their use.
  • the object of the invention is to create an improved method for removing dissolved organic and/or inorganic substances in liquids using an adsorbent.
  • a water-soluble metering unit which contains an adsorbent is metered into the liquid to be treated for the removal of dissolved organic and/or inorganic substances depending on the amount of dissolved organic and/or inorganic substances to be removed, wherein the adsorbent is released, the adsorbent consisting of particles of powdered adsorbent with a particle diameter dso of 0.1 to 1,000 pm, preferably from 0.5 to 500 pm and particularly preferably from 1 to 100 pm.
  • the adsorbent poses no risk of explosion. This means the adsorbent can be easily stored and handled. When dosed into the liquid to be treated, the dosing unit breaks down or disperses and releases the adsorbent, which binds large amounts of dissolved organic/inorganic substances due to the extremely large surface area can.
  • a preferred, but not exclusive, area of application of the adsorbent is wastewater treatment, in particular in chemical-biological systems (such as membrane activation systems, SBR systems, one- or two-stage activation processes, processes with aerobic and/or anaerobic granules) and/or chemical-biological systems systems, such as in the so-called fourth cleaning stage.
  • chemical-biological systems such as membrane activation systems, SBR systems, one- or two-stage activation processes, processes with aerobic and/or anaerobic granules
  • chemical-biological systems such as membrane activation systems, SBR systems, one- or two-stage activation processes, processes with aerobic and/or anaerobic granules
  • chemical-biological systems such as membrane activation systems, SBR systems, one- or two-stage activation processes, processes with aerobic and/or anaerobic granules
  • chemical-biological systems such as membrane activation systems, SBR systems, one- or two-stage activation processes, processes with aerobic and/
  • a preferred embodiment of the invention is that the adsorbent is selected from the group consisting of activated carbon, bentonite, zeolite, polymeric adsorbents, iron oxide, iron hydroxide, silica gel or mixtures thereof.
  • any adsorbent that can adsorb the dissolved, preferably organic/inorganic, substances is suitable.
  • these can be, for example, anthropogenic organic trace substances (such as active pharmaceutical ingredients, X-ray contrast agents, substances from personal care and cleaning products, biocides, flame retardants, perfluorinated chemicals) and/or organic carbon compounds and/or inorganic substances such as phosphates, ammonium compounds or metals.
  • the adsorbent can be composed of activated carbon, bentonite, zeolite, polymeric adsorbents, iron oxide, iron hydroxide (such as ß-FeOOH (akaganeite)) or silica gel and mixtures thereof.
  • the raw material of the adsorbent is in powdered and/or suspended form (for example in the case of activated carbon: powder activated carbon (PAK for short; English: powdered activated carbon, PAC for short) and/or superfine powder activated carbon (sPAK for short; English: superfine powdered activated carbon, short: sPAC) and consists of substances that are tailored to the dissolved organic and/or inorganic substances or the liquid matrix.
  • activated carbon powder activated carbon (PAK for short; English: powdered activated carbon, PAC for short
  • sPAK superfine powder activated carbon
  • the dosing unit can be in the form of one produced by pressing/freeze-drying/3D printing/casting/extrusion of the powdery/suspended adsorbent Pill present.
  • a pill can be produced from powdered adsorbent alone, for example by applying pressure/freeze-drying and/or by adding binders and/or disintegrants, whereby the binders and/or disintegrants must be selected such that the adsorbent is released upon contact with liquid.
  • the dosing unit prefferably be in the form of a capsule, in which a hard or soft water-soluble coating encloses the powdery adsorbent.
  • the dosing unit can also be in the form of a pod, with a hard or soft water-soluble coating enclosing the suspended adsorbent.
  • the adsorbent in foamed form.
  • the shape, size and composition of the dosing unit and any covering thereof are coordinated so that the reaction of the adsorbent with the substances to be removed in the liquid matrix proceeds optimally according to the respective process.
  • the entry of the dosing units can, for example, take place in the process chain at points with high turbulence or high energy input, which supports the release and even distribution of the adsorbent.
  • the time of release can also be controlled in a targeted manner by the structure of the dosing unit, for example the choice of the covering, so that the adsorbent is continuously introduced. It is only necessary to ensure that the dosing unit breaks down in contact with the liquid or the organic/inorganic substances.
  • process-related aggregates such as agitators or macerations
  • a pre-release outside the liquid to be treated and subsequently a targeted entry into the process stream with a separate unit is possible.
  • the metering unit comprises additives.
  • the invention provides that the additives are selected from the group consisting of metal salts, iron oxide, iron hydroxide, polymers and binding or disintegrating agents.
  • the additives serve in particular to agglomerate the adsorbent and to support the release of the adsorbent after contacting the metering unit with the liquid and to separate the adsorbent in separation processes, such as sedimentation and/or flotation and/or filtration, as well as to precipitate dissolved substances (such as Phosphates, metals) and/or to support the above-mentioned deposition process.
  • metal salts include divalent or trivalent iron and aluminum salts.
  • the polymers are selected from cationic, anionic and nonionic polymers.
  • the binder (to hold the adsorbent together) or the disintegration agent (to support the release of the adsorbent) are selected from biodegradable substances (such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, gelatin, (microcrystalline) cellulose, carrageenan, starch, starch ester , glucose, lactose, sucrose, maltodextrin, polyacrylic acid, collidone, protein) or non-biodegradable substances (such as salts).
  • biodegradable substances such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, gelatin, (microcrystalline) cellulose, carrageenan, starch, starch ester , glucose, lactose, sucrose, maltodextrin, polyacrylic acid, collidone, protein
  • non-biodegradable substances such as salts.
  • the binding or disintegration agents are selected from easily biodegradable compounds.
  • the easily degradable compounds can then be used as a source of
  • additives in solid form these can be present either in the form of an additive coating on the adsorbent or a coating of the adsorbent that dissolves upon contact with liquid, or also distributed essentially homogeneously in the adsorbent.
  • the additives can also be in liquid and/or suspended form.
  • the scope of the invention also includes a metering unit for use in the process according to the invention, which is water-soluble and contains at least one adsorbent selected from the group consisting of activated carbon, bentonite, zeolite, polymeric adsorbents, silica gel or mixtures thereof and at least one additive the group consisting of metal salts, iron oxide, iron hydroxide, polymers and binding or disintegrating agents, wherein the adsorbent forms a hollow metering unit which encloses the additive.
  • a metering unit for use in the process according to the invention, which is water-soluble and contains at least one adsorbent selected from the group consisting of activated carbon, bentonite, zeolite, polymeric adsorbents, silica gel or mixtures thereof and at least one additive the group consisting of metal salts, iron oxide, iron hydroxide, polymers and binding or disintegrating agents, wherein the adsorbent forms a hollow metering unit which encloses
  • a dosage unit for use in a process which is water-soluble and contains at least one adsorbent selected from the group consisting of activated carbon, bentonite, zeolite, polymeric adsorbents, silica gel or mixtures thereof and at least one additive selected from the group consisting of metal salts, iron oxide, iron hydroxide, polymers and binding or disintegrating agents, wherein the additive forms a hollow metering unit which encloses the adsorbent.
  • adsorbent selected from the group consisting of activated carbon, bentonite, zeolite, polymeric adsorbents, silica gel or mixtures thereof and at least one additive selected from the group consisting of metal salts, iron oxide, iron hydroxide, polymers and binding or disintegrating agents, wherein the additive forms a hollow metering unit which encloses the adsorbent.
  • a hollow metering unit can be formed from the adsorbent, which encloses the liquid additives. When the adsorbent is released, the liquid additives it contains are also released. Conversely, it is also possible for the adsorbent to be in liquid or foamed form and to be surrounded by a coating of solid additives in order to form the metering unit.
  • the invention also relates to a metering unit for the use according to the invention, wherein the metering unit is water-soluble and an adsorbent selected from the group consisting of activated carbon, bentonite, zeolite, polymeric adsorbents, silica gel or mixtures thereof and additives selected from the group consisting of metal salts, Iron oxide, iron hydroxide, polymers and binding or disintegrating agents.
  • adsorbent selected from the group consisting of activated carbon, bentonite, zeolite, polymeric adsorbents, silica gel or mixtures thereof and additives selected from the group consisting of metal salts, Iron oxide, iron hydroxide, polymers and binding or disintegrating agents.
  • the additives are in powder form and are preferably in the form of an additive coating on the adsorbent or a coating of the adsorbent that dissolves upon contact with liquid or is distributed essentially homogeneously in the adsorbent.
  • the additives are in liquid form and preferably there is a hollow adsorbent that encloses the liquid additives.
  • Dosage unit in the form of a pill is a dose unit in the form of a pill
  • Adsorbent PAH with a grinding fineness of 80% ⁇ 40 pm; 500 mg activated charcoal/pill
  • Dosing unit in the form of a capsule is a capsule
  • Adsorbent o PAH with a grinding fineness of 80% ⁇ 40 pm; 100 mg/capsule o Bentonite with a grinding fineness of 80% ⁇ 40 pm; 100 mg/capsule
  • the additives are in the form of a capsule that encloses the powdery adsorbent
  • Dosing unit made of an adsorbent coated with a water-soluble additive Dosing unit made of an adsorbent coated with a water-soluble additive:
  • Adsorbent o sPAH with a grinding fineness of 80% ⁇ 5 pm; 200 mg/capsule o Bentonite with a grinding fineness of 80% ⁇ 40 pm; 50 mg/capsule
  • 1 to 5 show exemplary embodiments of the dosing unit according to the invention.
  • 1 shows a dosage unit in the form of a pill
  • FIG. 3 shows a dosing unit in the form of an adsorbent-additive composite with a water-soluble coating
  • FIG. 4 shows a metering unit in the form of an additive jacket which is filled with a liquid adsorbent
  • Fig. 5 shows a foamed adsorbent-additive composite.
  • the dosing unit can be in the form of a pill, which is produced by pressing adsorbent 1, optionally with the addition of binders and, if necessary, other additives.
  • Fig. 2 shows a dosing unit in the form of a capsule. This can be either a hard capsule or a soft capsule.
  • a powdery adsorbent 1 is present in a capsule made of water-soluble additive 2 or water-soluble additives 2. Upon contact with water, the capsule dissolves and the adsorbent 1 and the additive 2 or the additives 2 are released.
  • Fig. 3 shows a dosing unit in the form of a composite of adsorbent 1 and a solid additive 2 or several solid additives 2, which is surrounded by a water-soluble coating 3, as is known from dishwasher tablets.
  • the coating 3 can also consist of another additive.
  • FIG. 4 shows a metering unit in the form of a liquid adsorbent 1, which is surrounded by a solid jacket made of one or more additives 2.
  • a liquid additive or several liquid additives could also be surrounded by a solid coat made of an adsorbent.
  • Fig. 5 shows that a foamed adsorbent-additive composite can also be present.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Adsorbens in einer Anlage zur Aufbereitung von Flüssigkeiten zur Entfernung gelöster organischer und/oder anorganischer Substanzen. Sie betrifft auch eine Dosiereinheit aus Adsorbens für diese Verwendung. Um ein verbessertes Verfahren zur Entfernung von gelösten organischen und/oder anorganischen Substanzen in Flüssigkeiten mit einem Adsorbens zu schaffen, wird im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, dass eine wasserlösliche Dosiereinheit, die ein Adsorbens enthält, zur Entfernung von gelösten organischen und/oder anorganischen Substanzen in Abhängigkeit von der Menge an zu entfernenden gelösten organischen und/oder anorganischen Substanzen in die zu behandelnde Flüssigkeit eindosiert wird, wobei das Adsorbens freigesetzt wird. Bei der Eindosierung in die zu behandelnde Flüssigkeit zerfällt bzw. dispergiert die Dosiereinheit und setzt das Adsorbens frei, das aufgrund der dann extrem großen Oberfläche hohe Mengen an gelösten organischen/anorganischen Substanzen binden kann.

Description

BESCHREIBUNG
Verwendung eines Adsorbens und Dosiereinheit aus Adsorbens für diese Verwendung
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Adsorbens in einer Anlage zur Aufbereitung von Flüssigkeiten zur Entfernung gelöster organischer und/oder anorganischer Substanzen. Sie betrifft auch eine Dosiereinheit aus Adsorbens für diese Verwendung.
Sie betrifft insbesondere die Verwendung eines Adsorbens in einer Anlage zur Aufbereitung von Flüssigkeiten (wie kommunales oder industrielles Abwasser, Trinkwasser, Grundwasser, See-/Meer- und Flusswasser, Regen-, Misch- und Strassenabwasser) mit dem Ziel der Entfernung von gelösten organischen Substanzen, wie beispielsweise gelöste organische Kohlenstoffe (englisch: dissolved organic carbon, kurz: DOC) oder Spurenstoffen respektive Mikroverunreinigungen (beispielsweise Arzneimittel, Industrie- und Haushaltschemikalien) oder/und anorganischen Substanzen wie beispielsweise Phosphaten, Ammoniumverbindungen oder Metallen.
Die DE 10 2013 006 985 A1 beschreibt ein Verfahren zur Entfernung gelöster Wasserinhaltsstoffe aus Wasser, das entweder Trinkwasser, Oberflächenwasser, Betriebswasser oder Abwasser ist, mittels pulverförmiger Adsorptionsmittel, das in der Prozessaufbereitung der chemischen Industrie und in der Wasser- und Abwassertechnik, vorzugsweise in der Trinkwasseraufbereitung und Abwasserreinigung Anwendung findet, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Zur Adsorption von gelösten Wasserinhaltsstoffen wird ein Adsorptionsmittel, beispielsweise Pulveraktivkohle, verwendet.
Aus der EP 0 530 396 A1 ist ein Verfahren zur Ausfällung von Phosphaten aus phosphathaltigen Wässern unter Verwendung von Eisenhydroxid bekannt. Die EP 3 957 608 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Behandlung von Abwasser, insbesondere zur Beseitigung von Mikroverunreinigungen in einer Kläranlage mit einem Reaktor, der eine Eintrittsöffnung für das Abwasser, eine Kontaktzone, in der granulierte Aktivkohle mit dem Abwasser zusammenwirkt, eine Überstandszone und eine daran anschliessende Austrittsöffnung aufweist, aus der das gereinigte Abwasser austritt.
Aus der WO 2020/118513 A1 ist ein Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Wasser, insbesondere Grund- und Trinkwasser, bekannt, das die folgenden Schritte umfasst:
• Zugabe von pulverisierter Aktivkohle im Submikronbereich (sPAC) zu einem Zufluss von zu behandelndem Wasser;
• Mischen der sPAC mit dem zu behandelnden Wasser;
• Einführen einer Mischung aus sPAC und Wasser in einen Sorptionsreaktor zur Behandlung;
• Belassen der Mischung im Sorptionsreaktor für eine ausreichende Verweilzeit, damit die sPAC die Verunreinigungen im Wasser adsorbieren kann; und
• Überführen des Gemischs aus dem Sorptionsreaktor unter Verwendung einer Rückführpumpe zu einer Hochgeschwindigkeits-Keramikmembran- Filtereinheit, die in Querstromfiltration arbeitet, wobei das behandelte Wasser als Permeat abgeleitet und das sPAC als Retentat in den Sorptionsreaktor zurückgeführt wird.
Die EP 2 536 497 A1 betrifft ein adsorptives System, insbesondere auf Basis eines Agglomerates, mit einer Vielzahl von Adsorberpartikeln, wobei die Adsorberpartikel auf einem Bindemittelträger fixiert, insbesondere zum Haften gebracht, und über den Bindemittelträger zu dem adsorptiven System, insbesondere zu einem Adsorbens, verbunden sind und wobei die Adsorberpartikel ein erstes partikuläres Adsorptionsmaterial und ein von dem ersten partikulären Adsorptionsmaterial verschiedenes, zweites partikuläres Adsorptionsmaterial aufweisen. Ein derartiges adsorptives System wird im Bereich der Filtertechnik verwendet. Aus der EP 2 440 496 B1 ist eine Vorrichtung zur Behandlung einer wässrigen Flüssigkeit durch Kontaktierung mit einer Wirbelschicht aus koaguliertem Kohlenstoff in Pulverform bekannt.
Die EP 3 009 405 A1 beschreibt ein Verfahren zur Wasserbehandlung, um den Gehalt an organischen Stoffen und Schadstoffen zu senken, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
• einen ersten Schritt des Inkontaktbringens des zu behandelnden Wassers mit einem körnigen Adsorptionsmatenal, der so durchgeführt wird, dass eine Kontaktzeit des Wassers mit einem körnigen Adsorptionsmaterial von 5 bis 20 Minuten eingehalten wird,
• gefolgt von einem zweiten Schritt des Klärens des Gemischs aus Wasser und Adsorptionsmaterial aus dem ersten Schritt, was einerseits zum Erhalt von geklärtem Wasser und andererseits zum Erhalt von gebrauchtem körnigem Adsorptionsmatenal führt.
Hierbei besteht das Adsorptionsmaterial aus Agglomeraten von Aktivkohlepartikeln besteht, wobei die Agglomerate eine durchschnittliche Größe zwischen 20 pm und 1 .000 pm und eine Jodzahl von mehr als 1 .000 mg/g aufweisen.
Aus der EP 3 231 771 A1 ist ein Verfahren für die Behandlung von Wasser zwecks Senkung des Gehalts an organischen Materialien und Schadstoffen darin bekannt, wobei das Verfahren einen Schritt des Inkontaktversetzens von zu behandelnden Wassern mit einem adsorbierenden Granulatmaterial in einem mit Rührmitteln versehenen Kontaktbehälter; gefolgt von einem Schritt des Klärens des aus dem Behälter kommenden Wassers umfasst, der zum Erhalt eines geklärten Wassers und von Schlämmen führt, wobei das adsorbierende Granulatmaterial aus Agglomeraten von Aktivkohlepartikeln besteht, wobei die Agglomerate eine durchschnittliche Größe aufweisen, die zwischen 200 pm und 600 pm liegt, und eine spezifische Oberfläche, die zwischen 800 und 1.000 m2/g liegt.
Adsorptive Strukturen auf Basis von Agglomeraten, welche jeweils eine Vielzahl von kornförmigen, vorzugsweise kugelförmigen Adsorberpartikeln umfassen, sowie die Herstellung dieser Agglomerate und deren Verwendung werden in der EP 2 349 556 B1 beschrieben. Dabei sind die Adsorberpartikel der einzelnen Agglomerate jeweils über ein vorzugsweise thermoplastisches organisches Polymer, insbesondere Bindemittel, miteinander verbunden bzw. sind die Adsorberpartikel der einzelnen Agglomerate an ein vorzugsweise thermoplastisches organisches Polymer, insbesondere Bindemittel, gebunden und/oder zum Haften gebracht. Die adsorptiven Strukturen werden für die Adsorption von Giftstoffen, Schadstoffen und Gerüchen, insbesondere aus Gas- oder Luftströmen oder aber aus Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, verwendet.
Die EP 0 209 790 A2 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Füllstoffen enthaltenden, polymergebundenen Trägermassen, die nach diesem Verfahren erhaltenen Trägermassen und ihre Verwendung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Entfernung von gelösten organischen und/oder anorganischen Substanzen in Flüssigkeiten mit einem Adsorbens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine wasserlösliche Dosiereinheit, die ein Adsorbens enthält, zur Entfernung von gelösten organischen und/oder anorganischen Substanzen in Abhängigkeit von der Menge an zu entfernenden gelösten organischen und/oder anorganischen Substanzen in die zu behandelnde Flüssigkeit eindosiert wird, wobei das Adsorbens freigesetzt wird, wobei das Adsorbens aus Partikeln von pulverförmigem Adsorbens mit einen Partikeldurchmesser dso von 0,1 bis 1 .000 pm, vorzugsweise von 0,5 bis 500 pm und besonders bevorzugt von 1 bis 100 pm besteht..
In Form von Dosiereinheiten geht von dem Adsorbens keine Explosionsgefährdung aus. Somit kann das Adsorbens problemlos gelagert und gehandhabt werden. Bei der Eindosierung in die zu behandelnde Flüssigkeit zerfällt bzw. dispergiert die Dosiereinheit und setzt das Adsorbens frei, das aufgrund der dann extrem großen Oberfläche hohe Mengen an gelösten organischen/anorganischen Substanzen binden kann.
Ein bevorzugtes, aber nicht ausschliessliches Einsatzgebiet des Adsorbens ist die Abwasserreinigung, insbesondere in chemisch-biologischen Systemen (wie beispielsweise Membranbelebungsanlagen, SBR-Anlagen, ein- oder zweistufige Belebungsverfahren, Verfahren mit aerobem und/oder anaeroben Granular) oder/und nach chemisch-biologischen Systemen, wie in der sogenannten vierten Reinigungsstufe.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Adsorbens ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Bentonit, Zeolith, polymeren Adsorbenzien, Eisenoxid, Eisenhydroxid, Kieselgel oder Mischungen hiervon.
Grundsätzlich ist jedes Adsorbens geeignet, das die gelösten, vorzugsweise organischen/anorganischen, Substanzen adsorbieren kann. Dies können beispielsweise anthropogene organische Spurenstoffe (wie beispielsweise Arzneimittelwirkstoffe, Röntgenkontrastmittel, Substanzen aus Körperpflege- und Reinigungsmitteln, Biozide, Flammschutzmittel, perfluorierte Chemikalien) oder/und organische Kohlenstoffverbindungen oder/und anorganischen Substanzen wie beispielsweise Phosphate, Ammoniumverbindungen oder Metalle sein. Das Adsorbens kann aus Aktivkohle, Bentonit, Zeolith, polymeren Adsorbenzien, Eisenoxid, Eisenhydroxid (wie beispielsweise ß-FeOOH (Akaganeit)) oder Kieselgel sowie aus Mischungen hiervon zusammengesetzt sein. Das Rohmaterial des Adsorbens liegt in pulverförmiger und/oder suspendierter Form (beispielsweise bei Aktivkohle: Pulveraktivkohle (kurz: PAK; englisch: powdered activated carbon, kurz: PAC) oder/und superfeine Pulveraktivkohle (kurz: sPAK; englisch: superfine powdered activated carbon, kurz: sPAC) vor und besteht aus Stoffen, die auf die gelösten organischen und/oder anorganischen Substanzen, respektive die Flüssigkeitsmatrix abgestimmt sind.
Die Dosiereinheit kann in Form einer durch Pressen/Gefriertrocknen/3D- Druck/Giessen/Extrusion des pulverförmigen/suspendierten Adsorbens erzeugten Pille vorliegen. Eine derartige Pille kann aus pulverförmigem Adsorbens allein beispielsweise durch Druckaufbringung/Gefriertrocknung und/oder durch Zugabe von Bindemitteln und/oder Zerfallsmitteln hergestellt werden, wobei die Bindemittel und/oder Zerfallsmittel so ausgewählt sein müssen, dass das Adsorbens bei Kontakt mit Flüssigkeit freigesetzt wird.
Es ist auch möglich, dass die Dosiereinheit in Form einer Kapsel vorliegt, bei der eine harte oder weiche wasserlösliche Umhüllung das pulverförmige Adsorbens einschließt.
Ebenso kann die Dosiereinheit in Form eines Pods vorliegen, wobei eine harte oder weiche wasserlösliche Umhüllung das suspendierte Adsorbens umschließt.
Es ist in diesem Zusammenhang auch möglich, dass das Adsorbens in aufgeschäumter Form vorliegt.
Die Form, Größe und Zusammensetzung der Dosiereinheit und eine eventuelle Umhüllung derselben ist so abgestimmt, dass die Reaktion des Adsorbens mit den zu entfernenden Substanzen in der Flüssigkeitsmatrix entsprechend dem jeweiligen Prozess optimal verläuft. Der Eintrag der Dosiereinheiten kann beispielsweise in der Prozesskette an Stellen mit hoher Turbulenz, respektive hohem Energieeintrag erfolgen, was die Freisetzung und gleichmäßige Verteilung des Adsorbens unterstützt.
Der Zeitpunkt der Freisetzung kann jedoch auch durch den Aufbau der Dosiereinheit, beispielsweise die Wahl der Umhüllung derselben, gezielt gesteuert werden, sodass ein kontinuierlicher Eintrag des Adsorbens erfolgt. Es ist lediglich sicherzustellen, dass die Dosiereinheit in Kontakt mit der Flüssigkeit, respektive den organischen/anorganischen Substanzen zerfällt. Zur Unterstützung der Freisetzung des Adsorbens können prozessbedingte Aggregate (wie beispielsweise Rührwerke oder Mazerationen) gezielt eingesetzt oder genutzt werden. Weiterhin ist eine Vor- Freisetzung ausserhalb der zu behandelnden Flüssigkeit und nachfolgend ein gezielter Eintrag in den Prozessstrom mit einem separaten Aggregat möglich. Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Dosiereinheit Additive umfasst.
In diesem Zusammenhang ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Additive ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Metallsalzen, Eisenoxid, Eisenhydroxid, Polymeren und Binde- oder Zerfallsmitteln.
Die Additive dienen insbesondere zur Agglomeration des Adsorbens und zur Unterstützung der Freisetzung des Adsorbens nach Kontaktierung der Dosiereinheit mit der Flüssigkeit und zur Abscheidung des Adsorbens in Trennprozessen, wie beispielsweise Sedimentation und/oder Flotation und/oder Filtration sowie zur Ausfällung von gelösten Substanzen (wie beispielsweise Phosphaten, Metallen) und/oder zur Unterstützung des oben erwähnten Abscheideprozesses.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Metallsalze zwei- oder dreiwertige Eisen- und Aluminiumsalze umfassen.
Es ist vorteilhaft, dass die Polymere ausgewählt sind aus kationischen, anionischen und nichtionischen Polymeren.
Es ist vorteilhaft, dass das Bindemittel (zum Zusammenhalt des Adsorbens) bzw. das Zerfallsmittel (zur Unterstützung der Freisetzung des Adsorbens) ausgewählt sind aus biologisch abbaubaren Substanzen (wie beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Gelatine, (mikrokristalline) Cellulose, Carrageen, Stärke, Stärkeesther, Glucose, Lactose, Saccharose, Maltodextrin, Polyacrylsäure, Kollidon, Eiweiss) oder nicht biologisch abbaubaren Substanzen (wie beispielsweise Salzen). Es ist vorteilhaft, dass die Binde- bzw. Zerfallsmittel ausgewählt sind aus leicht biologisch abbaubaren Verbindungen. Die leicht abbaubaren Verbindungen können dann als Nährstoffquelle für nachgelagerte Prozesse zur Abscheidung, wo biologische Prozesse unterstützt werden sollen. Im Rahmen der Erfindung können die Additive sowohl in kristalliner als auch in Pulverform vorliegen.
Im Falle von Additiven in fester Form können diese sowohl in Form eines Additivüberzugs auf dem Adsorbens bzw. einer sich bei Flüssigkeitskontakt auflösenden Umhüllung des Adsorbens oder auch im Wesentlichen homogen im Adsorbens verteilt vorliegen.
Alternativ können die Additive auch in flüssiger und/oder suspendierter Form vorliegen.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Dosiereinheit zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren, die wasserlöslich ist und mindestens ein Adsorbens, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Bentonit, Zeolith, polymeren Adsorbenzien, Kieselgel oder Mischungen hiervon und ein mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallsalzen, Eisenoxid, Eisenhydroxid, Polymeren und Binde- oder Zerfallsmitteln, umfasst, wobei das Adsorbens eine hohle Dosiereinheit ausbildet, das das Additiv einschließt.
Ebenso liegt eine Dosiereinheit zur Verwendung in einem Verfahren im Rahmen der Erfindung, die wasserlöslich ist und mindestens ein Adsorbens, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Bentonit, Zeolith, polymeren Adsorbenzien, Kieselgel oder Mischungen hiervon und mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallsalzen, Eisenoxid, Eisenhydroxid, Polymeren und Binde- oder Zerfallsmitteln, umfasst, wobei das Additiv eine hohle Dosiereinheit ausbildet, die das Adsorbens einschließt.
Im Falle flüssiger Additive kann aus dem Adsorbens eine hohle Dosiereinheit ausgebildet werden, die die flüssigen Additive einschließt. Bei der Freisetzung des Adsorbens werden dann auch die darin enthaltenen flüssigen Additive freigesetzt. Umgekehrt ist es auch möglich, dass das Adsorbens in flüssiger oder aufgeschäumter Form vorliegt und von einer Umhüllung aus festen Additiven umschlossen ist, um die Dosiereinheit auszubilden.
Die Erfindung betrifft auch eine Dosiereinheit für die erfindungsgemäße Verwendung, wobei die Dosiereinheit wasserlöslich ist und ein Adsorbens, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Bentonit, Zeolith, polymeren Adsorbenzien, Kieselgel oder Mischungen hiervon und Additive, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallsalzen, Eisenoxid, Eisenhydroxid, Polymeren und Binde- oder Zerfallsmitteln, umfasst.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Additive in Pulverform vorliegen und vorzugsweise in Form eines Additivüberzugs auf dem Adsorbens oder einer sich bei Flüssigkeitskontakt auflösenden Umhüllung des Adsorbens oder im Wesentlichen homogen im Adsorbens verteilt vorliegen.
Alternativ ist es auch vorteilhaft, dass die Additive in flüssiger Form vorliegen und vorzugsweise ein hohles Adsorbens vorliegt, das die flüssigen Additive einschließt.
Nachfolgend werden Beispiele für Ausführungsformen der Dosiereinheiten näher erläutert.
1 . Dosiereinheit in Form einer Pille:
• Adsorbens: PAK mit einer Mahlfeinheit 80 % < 40 pm; 500 mg Aktivkohle/Pille
• Additive: Polyvinylpyrrolidon, Alginat
• Herstellung der Pille durch Verpressen des pulverförmigen Adsorbens, gemischt mit den Additiven, unter hohem Druck
2. Dosiereinheit in Form einer Kapsel:
• Adsorbens: o PAK mit einer Mahlfeinheit 80 % < 40 pm; 100 mg/Kapsel o Bentonit mit einer Mahlfeinheit 80 % < 40 pm; 100 mg/Kapsel
• Additive: Gelatine
• Herstellung: Die Additive liegen in Form einer Kapsel vor, die das pulverförmige Adsorbens umschließt
3. Dosiereinheit aus einem Adsorbens überzogen mit einem wasserlöslichen Additiv:
• Adsorbens: o sPAK mit einer Mahlfeinheit 80 % < 5 pm; 200 mg/Kapsel o Bentonit mit einer Mahlfeinheit 80 % < 40 pm; 50 mg/Kapsel
• Additive: Polyvinylalkohol; Eisen(l l)Chlorid, Stärke
• Herstellung: Verpressen des pulverförmigen Adsorbens unter hohem Druck, Aufbringen eines Überzugs aus den Additiven auf das verpresste Adsorbens
Die Fig. 1 bis 5 zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dosiereinheit.
Es zeigen
Fig. 1 eine Dosiereinheit in Form einer Pille,
Fig. 2 eine Dosiereinheit in Form einer Kapsel,
Fig. 3 eine Dosiereinheit in Form eines Adsorbens-Additiv-Verbundes mit einer wasserlöslichen Umhüllung,
Fig. 4 eine Dosiereinheit in Form eines Additivmantels, der mit einem flüssigen Adsorbens befüllt ist,
Fig. 5 einen aufgeschäumten Adsorbens-Additiv-Verbund. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann die Dosiereinheit in Form einer Pille vorliegen, die durch Pressen von Adsorbens 1 , gegebenenfalls unter Zugabe von Bindemitteln und gegebenenfalls weiteren Additiven, hergestellt wird.
Fig. 2 zeigt eine Dosiereinheit in Form einer Kapsel. Hierbei kann es sich sowohl um eine Hartkapsel als auch um eine Weichkapsel handeln. Im vorliegenden Fall liegt ein pulverförmiges Adsorbens 1 in einer Kapsel aus wasserlöslichem Additiv 2 bzw. wasserlöslichen Additiven 2 vor. Bei Kontakt mit Wasser löst sich die Kapsel auf und das Adsorbens 1 und das Additiv 2 bzw. die Additive 2 werden freigesetzt.
Fig. 3 zeigt eine Dosiereinheit in Form eines Verbundes aus Adsorbens 1 und einem festen Additiv 2 oder mehreren festen Additiven 2, der von einer wasserlöslichen Umhüllung 3, wie sie von Spülmaschinentabs bekannt ist, umgeben ist. Die Umhüllung 3 kann auch aus einem weiteren Additiv bestehen.
Fig. 4 zeigt eine Dosiereinheit in Form eines flüssigen Adsorbens 1 , das von einem festen Mantel aus einem oder mehreren Additiven 2 umgeben ist. Umgekehrt könnten auch ein flüssiges Additiv oder mehrere flüssige Additive von einem festen Mantel aus einem Adsorbens umgeben sein.
Fig. 5 zeigt, dass auch ein aufgeschäumter Adsorbens-Additiv-Verbund vorliegen kann.

Claims

ANSPRÜCHE Verwendung eines Adsorbens in einer Anlage zur Aufbereitung von Flüssigkeiten zur Entfernung gelöster organischer Substanzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine wasserlösliche Dosiereinheit, die ein Adsorbens enthält, zur Entfernung von gelösten organischen und/oder anorganischen Substanzen in Abhängigkeit von der Menge an zu entfernenden gelösten organischen und/oder anorganischen Substanzen in die zu behandelnde Flüssigkeit eindosiert wird, wobei das Adsorbens freigesetzt wird, wobei das Adsorbens aus Partikeln von pulverförmigem Adsorbens mit einen Partikeldurchmesser dso von 0,1 bis 1.000 pm, vorzugsweise von 0,5 bis 500 pm und besonders bevorzugt von 1 bis 100 pm besteht. Verwendung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorbens ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Bentonit, Zeolith, polymeren Adsorbenzien, Eisenoxid, Eisenhydroxid, Kieselgel oder Mischungen hiervon. Verwendung gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinheit Additive umfasst. Verwendung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Metallsalzen, Eisenoxid, Eisenhydroxid, Polymeren und Binde- oder Zerfallsmitteln. Verwendung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallsalze zwei- oder dreiwertige Eisen- und Aluminiumsalze umfassen. Verwendung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymere ausgewählt sind aus kationischen, anionischen und nichtionischen Polymeren.
7. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, die Additive in fester Form vorliegen.
8. Verwendung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive in Form eines Additivüberzugs auf dem Adsorbens oder einer sich bei Flüssigkeitskontakt auflösenden Umhüllung des Adsorbens oder im Wesentlichen homogen im Adsorbens verteilt vorliegen.
9. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive in flüssiger Form vorliegen.
10. Verwendung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein hohles Adsorbens vorliegt, das die flüssigen Additive einschließt.
11 . Dosiereinheit zur Verwendung in einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinheit wasserlöslich ist und mindestens ein Adsorbens (1 ), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Bentonit, Zeolith, polymeren Adsorbenzien, Kieselgel oder Mischungen hiervon und ein mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallsalzen, Eisenoxid, Eisenhydroxid, Polymeren und Binde- oder Zerfallsmitteln, umfasst, wobei das Adsorbens (1) eine hohle Dosiereinheit ausbildet, das das Additiv (2) einschließt.
12. Dosiereinheit zur Verwendung in einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinheit wasserlöslich ist und mindestens ein Adsorbens (1 ), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohle, Bentonit, Zeolith, polymeren Adsorbenzien, Kieselgel oder Mischungen hiervon und mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallsalzen, Eisenoxid, Eisenhydroxid, Polymeren und Bindeoder Zerfallsmitteln, umfasst, wobei das Additiv (2) eine hohle Dosiereinheit ausbildet, die das Adsorbens (1) einschließt.
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