Wasseraufbereitung, insbesondere zur Entfernung von anthropogenen

Verunreinigungen in Form von

Mikroplastik und/oder gelösten organisch-chemischen Mikroschadstoffen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Wasseraufbereitung, insbesondere zur Aufbereitung von Abwasser, Grundwasser, Oberflächenwasser, Brackwasser oder Meerwasser und insbesondere zur Entfernung von anthropogenen Verunreinigungen in Form von Mikroplastik und/oder gelösten organisch-chemischen Spurenstoffen, sowie eine Verwendung von anorganisch-organischem Hybridkieselsäurematerial .

Ein anorganisch-organische Hybridkieselsäurematerial ist als eine Silizium-basierte Mischungsverbindung zu verstehen, bei welcher der anorganische Anteil durch den Siliziumanteil und der organische Anteil durch organische Reste beschrieben werden. Das Hybridkieselsäurematerial kann einen flüssigen oder festen Aggregatzustand einnehmen. Das Reaktionsprodukt aus Mikroschadstoff und Hybridkieselgel wird als Agglomerat beschrieben .

Zur Reinigung von Abwässern, insbesondere zum Entfernen von groben Feststoffen und zur Beschleunigung chemischer Zersetzungsprozesse sind verschiedene technische Vorrichtungen bekannt. Stand der Technik in Deutschland sind beispielweise drei Reinigungsstufen mechanisch - biologisch - chemisch.

(Mikro- ) Plastik, deren chemische Zusatzstoffe, Pestizide, Pharmazeutika und deren Abbauprodukte /

Transformationsprodukte, erreichen über verschiedene Eintrag- und Transportwege das Abwasser einer Kläranlage. Aktuelle Studien bestätigen, dass die Konzentrationen an verschiedenen Mikroschadstoffen in den vergangenen Jahren stetig angestiegen sind und die Komplexität zunimmt und dass die Verfahren, des Stands der Technik seine Limitierungen in der Wasserreinigung erreicht .

DE19905633C1 beschreibt beispielsweise eine Lufteinblasung in eine zu klärende Flüssigkeit zur Durchführung einer aeroben Reinigung .

DE3884956T2 beschreibt ein Rührwerk, welches auch zur

gleichmäßigen Einmischung von Flockungsmitteln in das Abwasser genutzt wird.

DE2359656 beschreibt eine Abschöpfvorrichtung um Schwimmstoffe von der Abwasseroberfläche zu entfernen.

Aus DE 10 2010 048 530 Al ist bekannt, wie ein organisches Polymer wiedergewonnen werden kann.

EP3395766A1 beschreibt die Reinigung wässriger Fluide durch Klärung und Adsorption an pulverisierter Aktivkohle unter Nutzung eines Fließbettes aus einem gemischten Schlamm aus Metallhydroxid und pulverisierter Aktivkohle. Soweit die

Kontamination des Aktivkohlepulvers mit dem verwendeten

Metallhydroxid dies zulässt, ist in diesem Verfahren ein

Recyclen des verwendeten Aktivkohlepulvers möglich.

WO2016166219A1 beschreibt einen möglichen Aufbau eines

anorganisch-organisehen Hybridkieselsäurematerials

insbesondere Hybridkieselgels. Die beschriebenen Hybridkieselgele verbinden sich mit anthropogenen

Verunreinigungen in einem wässrigen Medium. Diese Verbindungen können je nach Art der Hybridkieselgele durch Ionenbindung, kovalente Bindung, adsorptive Bindung oder Sol-Gel-Vernetzung entstehe .

Herbort und Schuhen zeigen in ihrem Fachartikel „Zwei

Betrachtungswinkel - Kunststoffe - die Alltagshelfer oder Mikroplastik - das Umweltproblem?" veröffentlicht in Mitt Umweltchem Ökotox 23. Jahrg. 2017, Nr.4, S. 111-114 die

Möglichkeit auf, Hybridkieselsäurematerialien zur Entfernung anthropogener Verunreinigungen zu nutzen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Ziel der

Erfindung ein verbessertes, in industriellem Maßstab

wirtschaftlich sinnvoll anwendbares Verfahren und die zur Anwendung notwendige Anlagentechnik zur Reinigung von Wässern, insbesondere auch zur Reinigung dieser Abwässer von

anthropogenen Verunreinigungen, bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass anorganisch-organisches Hybridkieselsäurematerial· in einem von anderen Wasseraufbereitungsschritten separaten

Verfahrensschritt dem zu behandelnden Wasser zudosiert wird, wie in den unabhängigen Patentansprüchen beschrieben.

Im Fall einer ansonsten konventionellen Abwasseraufbereitung geschieht dies in einer vierten Klärstufe.

Die Materialien kommen zum Einsatz bei der hier

vorgeschlagenen mechanischen Verfahrenstechnik im Sinne der Patentanmeldung. Die verschiedenen Ausführungsformen des anorganisch-organischen Hybridkieselsäurematerials sind als Beispiele zu verstehen, um das Trennergebnis näher zu

beschreiben .

Das als eine vorteilhafte Ausführungsform verwendete

Hybridkieselsäurematerial in hochviskoser Darstellung bildet in vorteilhaften Ausführungsformen der hier vorgeschlagenen Anlagentechnik kleine Konzentrationszentren, in die beispielsweise die abzutrennenden Mikroplastikpartikel eingebunden oder agglomeriert werden. Eine Agglomeration solcher Art gelingt nicht bei jeder Art der Zugabe und schon gar nicht in realistisch zügiger Verfahrensdauer.

Gemäß einem bevorzugten Verfahren wird das

Hybridkieselsäurematerial in hochviskoser Form verwendet und eingemischt, vorzugsweise eingerührt.

Es kommt zu erheblichen Reduzierungen von Haltezeiten und zur Steigerung der Prozesssicherheit. Der Trennprozess wird in seinem Erfolg eindeutiger, die hier vorgeschlagene

Wasseraufbereitung wirtschaftlicher .

Das Einmischen des Hybridkieselsäurematerials nach bevorzugten Ausführungsformen führt zügig dazu, dass das

Hybridkieselsäurematerial gemeinsam mit abzutrennenden

Mikropartikeln Agglomerate bilden, die im Mischbehälter aufschwimmen, sodass der störende Stoff abtrennbar geworden ist .

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in jeweiligen

Unteransprüchen beschrieben und sind wie die Beschreibung in den Hauptansprüchen auch, neben der

Schutzbereichsbeanspruchung auch als Teil der Beschreibung anzusehen .

Bevorzugt werden Hybridkieselsäurematerialien eingesetzt, insbesondere Hybridkieselgele, welche aus einer

Siliziumdioxid-Einheit, einem Bestandteil von Sand gewonnen werden, und dem vorgereinigten Abwasser als viskose

Flüssigkeit zudosiert werden, nachdem das Abwasser

konventionell zunächst mechanisch, biologisch und chemisch gereinigt wurde. Die Trennung kann nach Zudosierung des

Hybridkieselsäurematerials mittels eines Verfahrens der mechanischen Verfahrenstechnik realisiert werden. Ein Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens wie auch der erfindungsgemäßen Anlage ist es, dass eine simultane

Entfernung von Mikroplastik und gelösten organisch-chemischen Mikroschadstoffen gelingt.

Als Mischbehälter werden rotierende Trommel, Strömungsmischer oder Rührmischer bevorzugt eingesetzt, besonders bevorzugt auch kombiniert in Reihe oder im Verfahrensablauf

gestuft /überlappend parallel.

Gute Erfolge sind mit Rührmischern erzielt worden, weil ein zentrales Abschöpfen besonders aufkonzentriert gelungen ist. Vorher wurden fünf Zyklen mit Rührmischern gefahren, wobei in jedem Zyklus nach unten Klarwasser ausgeleitet werden konnte. Die „Kugeln" wurden gesammelt, bis in dem fünften Zyklus ein konzentriertes Abschöpfen gelungen ist.

In der konventionellen dreistufigen Abwasserreinigung

(mechanisch, biologisch, chemisch) wurden bisher weder

Plastikreste noch pharmazeutische Rückstände gezielt entfernt. In einer nach dem Stand der Technik entwickelten sogenannten vierten Reinigungsstufe werden derzeit in Prozessen wie

Aktivkohle, Ozonierung, Advanced Oxidation Process oder

Membranverfahren eingesetzt. Auch Prozesse im Bereich der Biologie sind derzeit in Erprobung. Alle bisher getesteten Verfahren haben limitierende Faktoren, denen das hier

vorgestellte Verfahren entgegenarbeitet.

Das neue Verfahren ist kostengünstig und verursacht kaum bauliche Veränderungen in den Anlagen. Weiterhin werden die abzutrennenden Stoffe nicht im Klärschlamm gebunden, sondern schwimmen auf der Oberfläche und können effizient ausgetragen werden. Der Ansatz, die der Erfindung zugrundeliegende

Trennaufgabe in eine separate Stufe des

Aufbereitungsverfahrens zu verorten, bedeutet einerseits neue Anlagentechnik, vermeidet andererseits ein Überlagern von Wirkprinzipien, insbesondere Trennprinzipien. Das Hybridkieselsäurematerial verbindet sich in der im Fall einer konventionellen Abwasseraufbereitung erfindungsgemäß vorgesehenen vierten Stufe mit den verbliebenen abzutrennenden Stoffen im Wasser, verändert seine Dichte, schwimmt auf, und wird bevorzugt nach Aufkonzentration in oberen

Behälterbereichen ausgeleitet oder abgeschöpft. Die

Abfallprodukte gelangen nicht mehr oder zumindest nicht im bisherigen Ausmaß in den (Klär-) Schlamm und benötigen kein aufwendiges Trennkonzept.

Mit einem darüber hinaus sehr kompakten System (Container) einer vorteilhaften Ausführungsform, beispielsweise als separate Stufe in der Salzwasserreinigung, konnte überraschend erfolgreich eine erhebliche Wasserqualitätssteigerung erzielt werden .

In einem vorteilhaften erfindungsgemäßen Trennverfahren werden Aufschwim tendenzen der Partikel, insbesondere durch Flotation unterstützt .

Eine vorteilhafte Trennvorrichtung schöpft aufschwimmende Partikel aus dem Abwasser ab. So kann verhindert werden, dass die abgeschöpften Partikel mit den darin gesammelten

Schadstoffen oder Mikroplastikpartikeln in den Klärschlamm geraten, soweit nicht schon in vorangehender Reinigungsstufe als Klärschlamm abgetrennt, wobei bevorzugt auf ein

aufwendiges Trennkonzept verzichtet wird. Es schließt sich nach einer vorteilhaften Ausführungsform ein Stofftransport der abgeschöpften Partikel in eine Sekundärstoffverwertung an.

Als Anlage werden erfindungsgemäß betrachtet:

Zugabeeinrichtungen als Mikroschadstoff-adaptierte/modulare Add-On Anlagen- oder Nachrüst-Lösungen in variablen wässrigen Umgebungen (Süss-/Salzwasser) , insbesondere Anlagen zum Aufbau von vierten Reinigungsstufen in Kläranlagen, wobei die vierte Reinigungsstufe skalierbar ist. Die Anlage ist mit einer durch chemische Prozesse induzierten Separationstechnik zur Entfernung von gelösten und ungelösten/suspendierten Mikroschadstoffe ausgestattet.

In anderen Anwendungsbeispielen, beispielsweise der

Trinkwasseraufbereitung, wird erfindungsgemäß ein von

sonstigen Aufbereitungsschritten separater Verfahrensschritt für die Zudosierung des Hybridkieselsäurematerials und die Abtrennung der Mikroschadstoffe nach einer Haltezeit nach oben gestaltet .

Als Anlagentechnik wird in einer vorteilhaften Ausführungsform ein Rührreaktor verwendet, der zusätzlich mit einem

Lufteintragssystem ausgestattet ist. Durch kombiniertes Rühren und Belüften werden abzutrennende Partikel, die schneller aufschwimmen, prozesssicher zentriert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt zunächst die Dosierung des Hybridkieselsäurematerials und es folgt eine Verweilzeit. Dabei bilden sich Agglomerate, welche aufschwimmen . Vorteilhafte Verweildauern in Schwebe liegen zwischen 10 Sekunden und 10 Minuten, besonders bevorzugt zwischen 20 Sekunden und 90 Sekunden. Schon Bewegungen der Agglomerate nur tendenziell nach oben können zum nötigen Verfahrenserfolg führen.

Die Belüftung erfolgt in Eintragsmengen von 0-10 1/min, besonders bevorzugt sind 4 - 8 1/min. Es werden bevorzugt Mikroblasen im Mikrometerbereich eingeblasen. Jede Oberfläche weist mikroskopisch kleine Vertiefungen auf, in denen diese Luftblasen bestehen bleiben und die Partikel so an die

Oberfläche befördern.

Die Entfernung der Mikroschadstoffe aus dem System gelingt anstelle eines bisher notwendigen separaten Schrittes (bspw. Filtration und Schlammbehandlung) nun gemäß einer

vorteilhaften Ausführungsform in einem Sandfang nach

Koagulation / nach Agglomeration und / oder Kristallisation. Angestrebt ist ein kontinuierlicher Prozess mit stetigem

Austrag. Wo die Erfindung eine Diskontinuität vorschlägt, sind vorteilhaft sich überschneidende Parallelschaltungen von

Mischbehältern mit etwa bis zu 2 m Durchmesser vorgesehen, von denen immer bei wenigstens einem Klarwasser im unteren

Behälterbereich abgelassen wird. Dabei kommt es bei

vorteilhaften Fahrweisen lediglich zu einem Materialverbrauch von je ca. 0,1 mg/1 bis 100 g/1, besonders bevorzugt 0,1 mg/1 bis 1,5 mg/1 Hybridkieselsäurematerial sowie Aktivkohle.

Es entsteht nach dieser vorteilhaften Ausführungsform ein Agglomerat (Produkt) aus Mikroschadstoff- Hybridkieselsäurematerial-Verbindungen .

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Trennverfahrens ist, dass es statt vor oder bevorzugt während der Zugabe des Hybridkieselgels pulverisierte Aktivkohle (PAK) dosiert, besonders bevorzugt im selben Reaktor.

Für die PAK-Dosierung wird ein Inlinemischer verwendet, alternativ erfolgt die Zudosierung im Reaktor, wie oben erwähnt. In dieser Ausführungsform konnten PAK-Plastik- Agglomerate mittels des zudosierten Hybridkieselsäurematerials erfolgreich abgetrennt werden.

Die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt, nach einer besonders vorteilhaften Verwendung von

Hybridkieselsäurematerial in einer vierten

Wasserreinigungsstufe, in einer Containerlösung, welche problemlos an jedem Ort aufgestellt und betrieben werden kann.

Eine solche Containerlösung kann auf Kläranlagen als oft sogenannte Add-on-Lösung in Form der vierten Reinigungsstufe oder als Einzelbaustein zur Trink-, Brunnen- oder

Oberflächenwasseraufbereitung eingesetzt werden.

Mit Add-on Lösung ist ein separat aufsetzbarer

Verfahrensschritt gemeint, den man beispielsweise nachrüsten oder bei nach und nach höheren Belastungen parallel verstärkend hinzurüsten kann.

Die Figuren zeigen:

Figur 1 - ein erstes Ausführungsbeispiel eines

erfindungsgemäßen Reaktors in einer schematischen Darstellung,

Figur 2 - ein zweites Ausführungsbeispiel eines

erfindungsgemäßen Reaktors als Anlage der mechanischen

Verfahrenstechnik in einer schematischen Darstellung

Figur 3a - eine Seitenansicht eines dritten

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reaktors als mobile Containerinstallation

Figur 3b - eine als Schnittdarstellung ausgeführte Draufsicht des dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen

Reaktors als mobile Containerinstallation

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reaktors zur Wasseraufbereitung, insbesondere zum Einsatz als vierte Reinigungsstufe einer Kläranlage, mit einer

Eintrittsleitung 2, bevorzugt einem aus einem Nachklärbecken 1 zuleitenden Eintrittsrohr, die an einen Mischbehälter 4 angeschlossen ist, mit einer Dosiereinrichtung 5 für ein

Zudosieren von anorganisch-organischen

Hybridkieselsäurematerialien in den Mischbehälter 4, mit einer oberen Entnahmeeinrichtung 8 zum Abführen von Agglomeraten aus dem Mischbehälter 4. Dem Mischbehälter 4 vorangeschaltet ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel, welches den Schutzumfang nicht

einschränken soll, eine PAK-Dosierung 11 mittels eines

weiteren Rührreaktors 3 vorgesehen.

Der Rührreaktor 3 und der Mischbehälter 4 sind jeweils mit Rührwerken 6 ausgestattet.

Die Entnahmeeinrichtung 8 berücksichtigt eine für die

Agglomeration ausreichende Verweilzeit und/oder eine

Trübungsmessung und / oder eine Feststoffmessung, um den

Abtransport der Agglomerate oben aus dem Mischbehälter 4 in eine Filtratvorlage 10 zu steuern oder zu regeln.

Die Agglomerate passieren während des Durchlaufens der

Entnahmeeinrichtung 8 ein Abscheidebecken, welches die festen Bestandteile auffängt und die flüssigen Bestandteile an die Filtratvorlage weiterführt.

In dem Mischbehälter 4 werden während des erfindungsgemäß laufenden Prozesses unter langsamem Rühren und Nachfüllen von Filtrat als Rückführung aus der Filtratvorlage 10

Schmutzansammlungen mit den Agglomeraten nach oben quasi herausgedrückt (Aufschwimmen) . Das Filtrat kann in der gezeigten Ausführungsform aus der Filtratvorlage 10 alternativ oder als Teilstrom über eine Fitratrückführung 7 ins

Nachklärbecken 1 zurückgeführt werden, beispielsweise um die Schadstoffkonzentration im Nachklärbecken 1 zu regulieren.

Die Ableitung gereinigten Abwassers aus der Anlage erfolgt über einen nicht sichtbar dargestellten Klarwasserabfluss aus der Filtratvorlage 10. Regelmäßig hat die Erfindung

funktioniert, wenn die Leitung für die optionale

Filtratrückführung 7 geschlossen blieb.

Figur 2 zeigt in einer schematischen Ansicht den Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Reaktors zur Wasseraufbereitung, insbesondere zum Einsatz als vierte Reinigungsstufe einer Kläranlage für Abwässer.

Aus einem in Figur 1 sichtbar dargestellten Nachklärbecken 1 wird mittels einer Zuführeinheit 20, welche bevorzugt als Pumpe ausgeführt ist, mechanisch und biologisch vorgeklärtes Abwasser oder Meerwasser oder industrielles Abwasser über eine Eintrittsleitung 2' einem Reaktor 40 zugeführt.

Die Regelung bzw. Steuerung der zugeführten Abwassermenge erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine nicht sichtbar dargestellte Anlagensteuerung und zumindest einen Zulaufdurchflussmesser 21, zumindest einen

Zulaufdruckmesser 22 und zumindest ein Zulaufventil 23, welche in die Eintrittsleitung 2' integriert sind.

Die zumindest eine Durchflussmessung wird bevorzugt als magnetisch-induktive Messung ausgeführt.

Die zumindest eine Druckmessung wird vorzugsweise über

Druckmess zellen ausgeführt.

Das zumindest eine Zulaufventil 23 ist bevorzugt als

Magnetventil ausgeführt.

Dem Abwasser wird vor der Einleitung in einen Mischbehälter ' des Reaktors 40 Pulveraktivkohle, im Folgenden als PAK

bezeichnet, mittels einer PAK Dosierung 11' zugesetzt.

Die PAK Dosierung 11' zweigt dabei als Bypass von der

Eintrittsleitung 2' ab.

Die Menge des durch den Bypass geführten Abwassers wird durch ein Bypassventil 30 und einen Bypassdruckmesser 31 geregelt bzw. gesteuert.

Das Bypassventil 30 ist bevorzugt als Magnetventil ausgeführt.

Der Bypassdruckmesser ist bevorzugt als Druckmesszelle

ausgeführt . Über eine, im gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel in den Bypass integrierte PAK Dosiereinheit 32, wird dem durch die PAK-Dosierung 11' geleiteten Abwasser eine definierte Menge PAK zugesetzt.

Der Bypass der PAK Dosierung 11' leitet das mit PAK

angereicherte Abwasser in den Mischbehälter 4 ' des Reaktors 40 weiter .

Der Mischbehälter 4 ' ist dabei mit mehreren nicht sichtbar dargestellten Prozessanschlüssen ausgestattet welche bevorzugt vertikal übereinander angeordnet sind um beispielsweise zur Prozessoptimierung den Abwasserzulauf in den Mischbehälter 4 ' in der Höhe variieren zu können. Weiterhin sind die

zusätzlichen Prozessanschlüsse auch zur Probenentnahme

vorgesehen .

Ein Mischbehälterfüllstandsmesser 44 erfasst den Füllstand des Mischbehälters 4' zur Prozessüberwachung und ist bevorzugt als berührungslos messende Radarmessonde ausgeführt.

Der Korpus des Mischbehälters 4 ' ist bevorzugt aus Edelstahl V4A hergestellt und bildet bevorzugt einen aufrecht stehenden Zylinder mit einem gewölbten Klöpperboden . Die Ausformung des Bodens als Klöpperboden dient insbesondere dazu,

verfahrenstechnisch vorteilhafte Strömungsverhältnisse im Inneren des Mischbehälters 4' zu erreichen.

Innerhalb des Mischbehälters 4 ' ist ein bevorzugt als

Propellerrührer ausgeführtes Rührwerk 6' angeordnet, welches bevorzugt in einem Abstand von fünf bis zehn Zentimetern über dem Mischbehälterboden angeordnet ist und welches von einem bevorzugt unterhalb des Mischbehälters 4 ' angeordneten

Rührwerkantrieb 41 in eine rotierende Bewegung gebracht werden kann .

In der gezeigten Ausführungsform ist der Mischbehälter 4 ' an seiner Innenseite mit nicht sichtbar dargestellten

Stromstörern ausgestattet, welche als mechanische Elemente ausgebildet sind, ein unerwünschtes Mitrotieren des Rührgutes verhindern und eine zusätzliche Turbulenz erzeugen.

Innerhalb des Mischbehälters 4 ' ist weiterhin eine

Belüftungseinheit 43 angeordnet, zur Beaufschlagung des

Mischbehälterinhaltes mit Druckluft.

Die Belüftungseinheit 43 besteht dabei bevorzugt aus drei oder mehr als drei konzentrisch am Mischbehälterboden angeordneten Ringen, bevorzugt Kunststoffringen, welche die zugeführte Druckluft durch geeignete Öffnungen in Form kleiner Luftblasen dem Mischbehälterinhalt zusetzen.

Zur Versorgung der Belüftungseinheit 43 mit Druckluft ist eine Zuluftpumpe 42 vorgesehen, welche im gezeigten

Ausführungsbeispiel als Membranluftpumpe ausgeführt ist.

Bevorzugt oberhalb des Mischbehälters 4 ' verfügt der

Reaktor 40 über zumindest eine Dosiereinrichtung 5' zur

Einleitung von bevorzugt flüssigem Hybridkieselsäurematerial in den Mischbehälter 4 ' .

Das gezeigte Ausführungsbeispiel eines Reaktors 40 ist mit zwei Dosiereinrichtungen 5' ausgestattet, wobei zumindest eine Dosiereinrichtung 5' mit einer nicht sichtbar dargestellten Heizung, vorzugsweise einer Stehbegleitheizung, versehen ist.

Die zumindest eine Heizung dient zur Viskositätsoptimierung gelartiger Hybridkieselsäurematerialien .

Dem Reaktor 40 nachgeschaltet ist eine Ablaufeinheit 50, welche abzutrennende Agglomerate und bedauerlicherweise immer noch auch eine kleine gereinigte Abwasserfraktion abzuführen bestimmt ist. Der regelmäßige Abtransport des gereinigten Abwassers erfolgt über die Auslässe 54, 55.

Die Ablaufeinheit 50 schließt als Entnahmeeinrichtung 8 ' mit zumindest einer Agglomeratleitung 56 und zumindest einer

Abwasserleitung 55 an den Mischbehälter 4' an. Die Agglomeratleitung 56 ist bevorzugt im oberen Bereich des Mischbehälters 4' als an diesen angeschlossen.

Die Agglomeratleitung 56 ist mit einem

Agglomeratablaufventil 51 versehen, welches den Durchgang durch die Agglomeratleitung 56 verfahrensabhängig öffnet oder schließt .

Das Agglomeratablaufventil 51 ist bevorzugt als pneumatischer Plattenschieber ausgeführt, welcher über einen Ablaufaktor 52, bevorzugt ausgeführt als Magnetventil, angesteuert wird.

Die Abwasserleitung 55 ist bevorzugt im unteren Bereich des Mischbehälters 4', besonders bevorzugt am Mischbehälterboden, an diesen angeschlossen.

Die Abwasserleitung 55 ist mit einem Abwasserablaufventil 54 versehen, welches den Durchgang durch die Abwasserleitung 55 verfahrensabhängig öffnet oder schließt.

Das Abwasserablaufventil 54 ist bevorzugt als pneumatischer Plattenschieber ausgeführt, welcher über einen Ablaufaktor 52, bevorzugt ausgeführt als Magnetventil, angesteuert wird.

Zum Antrieb des zumindest einen Agglomeratablaufventils 51 und des zumindest einen Abwasserablaufventils 54 ist ein

Ablaufventilantrieb 53 vorgesehen, welcher bevorzugt als

Luftkompressor ausgeführt ist.

Zur Beschleunigung der Entleerung des Mischbehälters 4 ' und zur Herstellung eines Vordruckes für eine nachgeschaltete Abwasserfiltratbehandlung 61 ist im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel in der Abwasserleitung 55 eine

Abwasserpumpe 60 integriert.

Die Abwasserleitung 55 leitet das gereinigte Abwasser in die Abwasserfiltratbehandlung 61 welche als Filtrations- und

Separationseinheit ein Durchbrechen von Feststoffen in einen nachgeschalteten Klarwasserablauf 65 verhindert. In der Abwasserfiltratbehandlung 61 aufgefangene Feststoffe werden einem Auffang Feststoffe 62 zugeführt.

Das gereinigte Abwasser wird nach dem Durchlaufen der

Abwasserfiltratbehandlung 61 dem Klarwasserablauf 65

zugeleitet und über diesen aus der Anlage ausgeschleust.

Die Agglomeratleitung 56 leitet das aus dem Mischbehälter 4 ' abgeführte Mikroplastik-Agglomerat-Wasser-Gemisch einer

Agglomeratfiltratbehandlung 63 zu.

Die Agglomeratfiltratbehandlung 63 ist als Filtrations- und Separationseinheit bevorzugt als rückspülbarer Sandfilter ausgeführt .

In der Agglomeratfiltratbehandlung 63 werden die Mikroplastik- Hybridkieselsäure-Agglomerate und ebenfalls über die

Agglomeratleitung 56 zugeführtes Wasser weitgehend separiert.

Das separierte Wasser wird einem Klarwasserablauf 65 zugeführt und über diesen aus der Anlage herausgeführt.

Das separierte Agglomerat wird in einem Auffang Agglomerat 64 gesammelt zur weiteren Verwendung, beispielsweise als

Zuschlagstoff in der Bauindustrie. Die Agglomeratbehandlung 63 ist beispielweise als ein Lochblech oder als ein rückspülbarer Sandfilter ausgeführt.

Bevorzugte Lochblechweiten liegen im Bereich von 0,1 bis 2,5 mm. Hier wird neben den Agglomeraten auch ein Teil

Wasser/Abwasser transportiert.

Zweites verfahrentechnisches Ausführungsbeispiel

Aus einem Nachklärbecken wird über eine Zuführeinheit 20 einem Mischbehälter 4', welcher Bestandteil eines Reaktors 40 ist, eine definierte Menge vorgereinigtes Abwasser zugeführt. Über eine PAK Dosierung 11' wird einem Teil des vorgereinigten Abwassers vor dem Eintritt in den Mischbehälter 4 '

Pulveraktivkohle (PAK) zudosiert.

Die Steuerung der Zuführeinheit 20 erfolgt über eine

vorteilhafte Anordnung von Ventilen 23, 30, Druckmessern 22,

31 und zumindest einem Zulaufdurchflussmesser 21. Die Ventile 23, 30 sorgen, je nach Stellung, für die direkte Füllung des Mischbehälters 4 ' oder die Füllung über die Bypassleitung der PAK Dosierung 11'.

Ein Mischbehälterfüllstandmesser 44 zeigt der Anlagensteuerung den Füllstand des Abwassers in dem Mischbehälter 4' an.

Nach dem Erreichen der gewünschten Füllstandhöhe wird der Zufluss von Abwasser in den Mischbehälter 4' unterbrochen.

Zum Einsammeln / Aufkonzentrieren der Mikrokunststoffpartikel versetzt ein Rührwerk 6' das im Mischbehälter 4' befindliche Abwasser in eine axiale Strömung, worauf sich an der

Abwasseroberfläche ein als Trombe bezeichneter tiefer

Trichter/Strudel bildet. Die Drehzahl des Rührwerkantriebes 41 bewegt sich dabei bevorzugt in einem Bereich von 450 U/min bis 600 U/min.

Gleichzeitig wird über die Belüftungseinheit 43 Druckluft in das Abwasser eingebracht.

Die Kombination aus Rühren und gleichzeitiger feinblasiger Belüftung bewirkt ein schonendes Flotieren der

Mikroplastikpartikel Und erhöht die Kontaktwahrscheinlichkeit

Nach einer Zeit von 10 bis 360 Sekunden wird die Drehzahl des Rührwerkantriebes 43 für eine Beruhigungsphase des Abwassers auf 225 U/min bis 375 U/min reduziert und die Lufteinblasung eingestellt .

In der sich an der Abwasseroberfläche befindlichen, aufgrund der verringerten Drehzahl nun flacheren Trombe, sammeln sich die Mikroplastikpartikel in einem Bereich welcher nicht tiefer als zwei bis drei Zentimeter im Sog des Rührwerkes 6' nach unten reicht.

Nach einer Dauer der Beruhigungsphase von etwa dreißig bis 360 Sekunden hat sich die Masse der Mikroplastikpartikel an der Abwasseroberfläche aufkonzentriert und es erfolgt die Zugabe einer definierten Menge von Hybridkieselsäurematerial aus zumindest einer Dosiereinrichtung 5 ' unmittelbar in das Zentrum der Trombe.

Das Hybridkieselsäurematerial kann dabei vollständig zugegeben werden, alternativ kann die Zugabe von

Hybridkiesel s äuremat eria l aber auch in zwe i Schritten zu gl e i chen Tei len er folgen .

Das Hybridkieselsäurematerial sammelt sich aufgrund seiner wasserähnlichen Dichte in der Trombe und lässt alle an sich anströmenden Mikroplastikpartikel anhaften und letztendlich agglomerieren .

Nach der Zudosierung von Hybridkieselsäurematerial verbleibt die Anlage für eine Reaktionszeit von zehn bis 360 Sekunden in den eingestellten Prozessparametern.

Nach dem Verstreichen dieser Reaktionszeit wird die

Geschwindigkeit des Rührwerkes 6' wieder auf einen Wert zwischen 450 U/min bis 600 U/min erhöht und die

Belüftungseinheit 43 zugeschaltet, um die an der

Wasseroberfläche befindlichen Partikel in der Trombe zu fixieren, wodurch der Agglomerationsvorgang sichtbar einsetzt.

Im Falle einer Zugabe des Hybridkieselsäurematerials in zwei Schritten erfolgt nun die Zugabe des restlichen

Hybridkieselsäurematerials .

Nach einer Zeitdauer von 30 bis 360 Sekunden ist der Vorgang der Agglomeration abgeschlossen.

Der gesamte Sammel-, Dosier- und Agglomerationsprozess kann damit innerhalb von zwei Minuten durchgeführt werden. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, so dass eine hohe Eliminationseffizienz an Mikroschadstoffen erreicht wird .

Die obere, mit Verunreinigungen aufkonzentrierte

Abwasserschicht verbleibt dabei im Mischbehälter 4 ' .

Der Mischbehälter 4 ' wird mit Abwasser aus dem Nachklärbecken bzw. je nach Anwendungsfall beispielsweise statt klassischem Abwasser Salzwasser oder Industriebrauchwasser wieder

aufgefüllt und der beschriebene Vorgang so oft wiederholt, bis die Verunreinigungen im Abwasser, welches sich im

Mischbehälter 4 ' befindet, so hoch ist, dass der normale

Reinigungsprozess unter Zusatz von Hybridkieselsäurematerial sinnvoll durchlaufen werden kann.

Nach dem Abschluss der Agglomeration öffnet sich das

Agglomeratablaufventil 51 und entlässt schlagartig eine große Menge Wasser mit den an der Wasseroberfläche befindlichen Agglomeraten durch die Agglomeratleitung 56 zur

Agglomeratfiltratbehandlung .

Nach dem Ablauf der Agglomerate aus dem Mischbehälter 4 ' wird das von Mikroplastikpartikeln gereinigte noch im

Mischbehälter 4 ' befindliche Abwasser, durch die

Abwasserleitung 55 zur Abwasserfiltratbehandlung 61 zur

Abscheidung letzter Feststoffe gepumpt.

Der Mischbehälter 4 ' ist damit leer und steht für neuerliche Befüllung mit vorgereinigtem Abwasser zur Verfügung.

Die Agglomeratfiltratbehandlung 63 ist als Filtrations- und Separationseinheit bevorzugt als rückspülbarer Sandfilter ausgeführt .

In der Agglomeratfiltratbehandlung 63 werden die Mikroplastik- Hybridkieselsäure-Agglomerate und ebenfalls über die

Agglomeratleitung 56 zugeführtes Wasser weitgehend separiert. Das separierte Wasser wird einem Klarwasserablauf 65 zugeführt und über diesen aus der Anlage herausgeführt.

Das separierte Agglomerat wird in einem Auffang Agglomerat 64 gesammelt zur weiteren Verwendung, beispielsweise als

Zuschlagstoff in der Bauindustrie.

Figur 3a zeigt in einer Seitenansicht ein drittes

Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reaktors als mobile Containerinstallation.

Eine Eintrittsleitung 2'', welche zur Zuführung von zu

reinigendem Abwasser vorgesehen ist, durchtritt eine Außenwand eines Containers 70 und setzt sich in dessen Inneren bis zum Anschluss an einen Mischbehälter 4'' fort.

Die Eintrittsleitung 2 ' ' ist mit einem

Zulaufdurchflussmesser 21' ausgestattet, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel im Innenraum des Containers 70 kurz hinter dem Wanddurchtritt der Eintrittsleitung 2'' angebracht ist.

Von der Eintrittsleitung 2 ' ' zweigt eine Bypassleitung ab, welche einen Teil des durch die Eintrittsleitung 2 ' '

eingeleiteten Abwassers abzweigt und einer Pak Dosierung 11 ' ' zuführt. In dieser Pak Dosierung 11'' wird dem

hindurchgeführten Abwasser eine definierte Menge pulverisierte Aktivkohle (PAK) zugesetzt. Das mit PAK angereicherte Abwasser wird, über eine Fortsetzung des Bypasses ebenfalls dem

Mischbehälter 4'' zugeführt.

Der Mischbehälter ' ' ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als aufrecht stehender Zylinder ausgeführt.

Unterhalb des Mischbehälters 4'' ist ein Rührwerkantrieb 41' erkennbar dargestellt. Der Rührwerkantrieb 41' dient zum

Antrieb eines in Figur 3b sichtbar dargestellten

Rührwerkes 6'' und ist bevorzugt als frequenzgeregelter

Elektromotor ausgeführt um verfahrenstechnisch vorteilhafte Rührgeschwindigkeiten präzise und wiederholbar einstellen zu können .

Im oberen Bereich weist der Mischbehälter 4 ' ' ein

großformatiges Agglomeratablaufventil 51'' auf, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als pneumatisch betätigter

Plattenschieber ausgeführt ist und die verfahrenstechnisch vorteilhafte schlagartige Ableitung der obersten Wasserschicht mit den darin gesammelten Agglomeraten in eine

Agglomeratleitung 56' ermöglicht.

Zur Zudosierung von Hybridkieselsäurematerial in den

Mischbehälter ' ' sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Dosiereinrichtungen 5 ' ' seitlich oberhalb des

Mischbehälters 4'' angeordnet. Die beiden

Dosiereinrichtungen 5 ' ' sind einerseits vorgesehen einen unterbrechungsfreien Dauerbetrieb der Anlage durch

wechselseitiges Wiederbefüllen zu ermöglichen, als auch bei Bedarf die Zudosierung von zwei unterschiedlichen

Zuschlagstoffen, insbesondere Hybridkieselsäurematerialen zu erlauben .

Im unteren Bereich des Mischbehälters 4 ' ' führt eine

Abwasserleitung 55', welche eine Abwasserpumpe 60' aufweist, die gereinigten Abwässer aus dem Mischbehälter 4 ' ' einer nicht sichtbar dargestellten Abwasserfiltratbehandlung zu, in der letzte Feststoffe abgetrennt werden.

Zur Unterbringung der elektrischen und elektronischen

Komponenten, insbesondere auch der Komponenten der

Anlagensteuerung ist im Inneren des Containers 70 ein

Schaltschrank 71 an der in der Ansicht rechten Stirnwand angebracht .

Figur 3b ist eine als Schnittdarstellung ausgeführte

Draufsicht des dritten Ausführungsbeispiels eines

erfindungsgemäßen Reaktors als mobile Containerinstallation. Eine Eintrittsleitung 2'', welche zur Zuführung von zu

reinigendem Abwasser vorgesehen ist, durchtritt eine Außenwand eines Containers 70 und setzt sich in dessen Inneren bis zum Anschluss an einen Mischbehälter 4'' fort.

Die Eintrittsleitung 2'' ist mit einem

Zulaufdurchflussmesser 21' ausgestattet, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel im Innenraum des Containers 70 kurz hinter dem Wanddurchtritt der Eintrittsleitung 2'' angebracht ist.

Von der Eintrittsleitung 2 ' ' zweigt eine Bypassleitung ab, welche einen Teil des durch die Eintrittsleitung 2''

eingeleiteten Abwassers abzweigt und einer Pak Dosierung 11'' zuführt. In dieser Pak Dosierung 11'' wird dem

hindurchgeführten Abwasser eine definierte Menge pulverisierte Aktivkohle (PAK) zugesetzt. Das mit PAK angereicherte Abwasser wird, über eine Fortsetzung des Bypasses ebenfalls dem

Mischbehälter 4'' zugeführt.

Der Mischbehälter 4 ' ' ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als aufrecht stehender Zylinder ausgeführt.

Ein in Figur 3a erkennbar dargestellter Rührwerkantrieb 41' dient zum Antrieb eines im Inneren des Mischbehälters 4 ' ' angeordneten Rührwerkes 6 ' ' .

Das bevorzugt als Propellerrührer ausgeführte Rührwerk 6'' ist vorgesehen, den Inhalt des Mischbehälters 4 ' ' in eine

Rotationsbewegung zu versetzen und gleichzeitig eine Strömung in axialer Richtung zu erzeugen, wodurch eine Trombe, also ein Strudel oder Trichter an der Wasseroberfläche gebildet wird, welcher verfahrenstechnisch vorteilhaft eine Aufkonzentration von Verunreinigungen bewirkt und eine Anhaftung dieser

Verunreinigungen an dem zuzusetzenden

Hybridkieselsäurematerial unterstützt .

Im oberen Bereich weist der Mischbehälter 4 ' ' ein

großformatiges Agglomeratablaufventil 51'' auf, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als pneumatisch betätigter Plattenschieber ausgeführt ist und die verfahrenstechnisch vorteilhafte schlagartige Ableitung der obersten Wasserschicht mit den darin gesammelten Agglomeraten in eine

Agglomeratleitung 56' ermöglicht.

Zur Zudosierung von Hybridkieselsäurematerial in den

Mischbehälter 4 ' ' sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Dosiereinrichtungen 5'' seitlich oberhalb der Oberkante des Mischbehälters 4'' angeordnet.

Im unteren Bereich des Mischbehälters 4 ' ' führt eine

Abwasserleitung 55', welche eine Abwasserpumpe 60' aufweist, die gereinigten Abwässer aus dem Mischbehälter 4 ' ' einer nicht sichtbar dargestellten Abwasserfiltratbehandlung zu, wo letzte Feststoffe abgetrennt werden.

Zur Unterbringung der elektrischen und elektronischen

Komponenten, insbesondere auch der Komponenten der

Anlagensteuerung ist im Inneren des Containers 70 ein

Schaltschrank 71 an der in der Ansicht rechten Stirnwand angebracht .

Be zugs zeichenliste :

1 Nachklärbecken

2 Eintrittsleitung

3 Rührreaktor

4 Mischbehälter

5 Dosiereinrichtung

6 Rührwerk

7 Filtratrückführung

8 Entnahmeeinrichtung

10 Filtratvorlage

11 PAK Dosierung

20 Zuführeinheit

21 Zulaufdurchflussmesser

22 Zulaufdruckmesser

23 Zulaufventil

30 Bypassventil

31 Bypassdruckmesser

32 PAK Dosiereinheit

40 Reaktor

41 Rührwerkantrieb

42 Zuluftpumpe

43 Belüftungseinheit

44 Mischbehälterfüllstandmesser

50 Ablaufeinheit

51 Agglomeratablaufventil

52 Ablaufaktor

53 Ablaufventilantrieb

54 Abwasserablaufvent il

55 Abwasserleitung Agglomeratleitung Abwasserpumpe

Abwasserfiltratbehandlung Auffang Feststoffe

Agglomeratfiltratbehandlung Auffang Agglo erat

Klarwasserablauf Container

Schaltschrank