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Verfahren und Vorrichtung zum selbsttätigen Regeln von Wasseraufbereitungs-, Enthärtungs-und ähnlichen Anlagen.
Alle bisher bekannten Verfahren zur Zumessung von Zusatzchemikalien, wie sie sowohl zur Wasser- enthärtung für industrielle Zwecke als auch zur Behandlung von Nutzwasser verwendet werden, beruhen darauf, dass man die Zusatzehemikalienlösung ausschliesslich von der aufzubereitenden Rohwassermenge in Abhängigkeit bringt. Sie haben daher alle den gemeinsamen Nachteil, dass sie auf die Beschaffenheit des Rohwassers hinsichtlich der Härte usw. desselben keine Rücksicht nehmen. Schwankt z.
B. die Gesamthärte des Rohwassers, so wird entweder zu viel oder zu wenig an Zusatzchemikalien dem Wasser zugesetzt, so dass das enthärtete Wasser dann entweder eine zu hohe Resthärte oder einen zu grossen Zusatzchemikalienüberschuss aufweist. Ändert sich bei einem Wasser das Verhältnis von vorübergehender zu bleibender Härte, so wird diesem Umstande ebenfalls durch die bisher bekannten Dosierungseinrieh- tungen keine Rechnung getragen.
Alle bisher bekannten Dosierungseinrichtungen müssen daher in einem solchen Falle auf Grund jeweils vorzunehmenden chemischer Untersuchungen neu eingestellt werden. Das Neueinstellen einer Wasseraufbereitung macht jedoch dem nicht chemisch geschulten Bedienungspersonal und auch nicht chemisch geschulten Betriebsingenieuren erhebliche Schwierigkeiten und kann zu Fehleinstellungen führen, die dann wieder die Ursache von Kesselschäden sein können.
Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten und angewendeten Verfahren zur Zumessung der Zusatzchemikalien ist der, dass die Lösungen derselben immer in gleicher Konzentration angefertigt werden müssen, damit durch die Zumessung immer die gleichen Mengen an Zusatzchemikalien dem zu enthärtenden Rohwasser zugeführt werden. Ein Beispiel soll dies erläutern :
Für die Enthärtung eines Wassers sind z. B. 90 g je Kubikmeter Rohwasser an Ätznatron zuzusetzen. Diese 90 g sind in Form einer 10 igen Lösung in Vorrat. Die Dosierung ist nun derart eingestellt, dass sie für jeden Kubikmeter Rohwasser 0-91 der Ätznatronlösung zuführt. Ist diese Lösung 10% ig, dann ist genügend Ätznatron zugemessen worden, ist sie jedoch stärker oder schwächer, dann wurde zu viel oder zu wenig zugesetzt, ohne dass die Dosierung diesen Nachteil irgendwie ausgleicht.
Es ist nun erwiesenermassen gerade in technischen Betrieben schwierig, bei Abwesenheit von Chemikern immer eine gleichmässige Konzentration der Zusatzchemikalien zu erhalten.
Diesen Übelständen wird gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch abgeholfen, dass man die Zumessung der dem aufzubereitenden Wasser zuzusetzenden Chemikalien, wie z. B. der Enthärtungschemikalien, von bestimmten chemischen Konstanten abhängig macht und die Anzeigen der Instrumente, durch die diese Konstanten gemessen werden, dazu benutzt, um Impulse, z. B. auf elektrischem Wege auszulösen, durch die die Zuführung der notwendigen Chemikalienmenge geregelt wird. Ebenso kann man aber erfindungsgemäss auch Schwankungen im spezifischen Gewichte des aufzubereitenden Wassers als Impuls für die Zuführung der erforderlichen Chemikalienmenge verwenden.
Ein Beispiel soll den hiebei eingeschlagenen Vorgang erläutern :
Eine Wasseraufbereitung, welche z. B. nach dem thermochemischen Verfahren arbeitet, soll zunächst das Wasser unter Verwendung. von Wärme enthärten, und die durch diesen Prozess nicht ausscheidbare Resthärte soll dann durch Ätznatron ausgeschieden werden.
Während jedes natürliche Wasser, sofern es keine besonderen Verunreinigungen enthält, eine Wasserstoffionenkonzentration zwischen 5 und 7. 2 besitzt. hat ein thermisch behandeltes Wasser auf alle Fälle eine Wasserstoffionenkonzentration
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kann nun die Wasserstoffionenkonzentration elektrometrisch messen und die dabei auftretenden Ströme über geeignete Vorrichtungen derart verstärken, dass sie als Impuls für die Mehr-oder Minderbetätigung der Dosierungspumpen verwendet werden können.
In die Zusatzchemikalienlösungen tauchen Aerometer ein, welche ebenfalls, je nachdem, ob sie mehr oder weniger tief eintauchen, die Chemikalienförderpumpen beeinflussen.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung den Einbau einer derartigen Regelungsanlage in einer Wasserreinigungsanlage bekannter Bauart, wobei die Regelung auf elektrischem Wege durch Verwendung einer Leonardschaltung durchgeführt wird. In der Zeichnung ist links mit 19, 20 und 21
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motoren, mechanisch gesteuerte Getriebe oder auch auf hydraulischem Wege usw. erreicht werden.
Es wird z. B. von der Pumpe 1 das Wasser auf Druck gebracht und über die Leitung 2, das
Schwimmerventil 3 und den Kaskadenvorwärmer 4 in den Reaktionsbehälter 5 gefördert. In diesem wird durch Heizdampf, welcher durch das Ventil 12 eingeführt wird, der Wärmegleichgewichtszustand eingestellt. Infolge der Bikarbonataufspaltung und der damit verbundenen Enthärtung des Wassers steigt die Wasserstoffionenkonzentration, und das Wasser wird beim Austritt aus dem Reaktionsgefäss 5 eine geringere Härte und gleichzeitig eine höhere Wasserstoffionenkonzentration besitzen, die bei 6 gemessen werden kann. Durch Versuche wurde festgestellt, dass jeder Resthärte ein bestimmter Wasserstoffionenwert entspricht, so dass also die Messung der pH-Werte ein Mass für die noch zuzusetzenden Chemikalienmengen ist.
Dasselbe trifft für das Wasser zu, dem vor Eintritt in den zweiten Reaktionsbehälter 8 durch das Rohr 7 die notwendige Chemikalienmenge zugesetzt wurde. Durch die dadurch erfolgte Enthärtung und den gleichzeitigen Chemikalienüberschuss wird die Wasserstoffionenkonzentration noch weiter hinaufgesetzt und kann bei 9 gemessen werden.
Die selbsttätige Regelung geschieht beispielsweise elektrisch mittels Leonardschaltung derart, dass die Durchflussmenge des Rohwassers, die sich automatisch aus dem jeweiligen Wasserverbrauch ergibt, mittels geeigneten Armaturen (z. B. Schwimmerventil, Membranventil, Stauscheibe, Venturirohr u. a. m.) einen Widerstand 14 steuert, welcher die Erregung des Hauptgenerators 20 verändert.
Dadurch wird eine Änderung der Drehzahlen der mittels Motor 17 und 18 angetriebenen Dosierungspumpen 15 und 16 bewirkt. Dadurch wird also im selben Verhältnis zur Durchflussmenge eine Vergrösserung oder Verkleinerung der Leistung der hier beispielsweise angewendeten Zusatzpumpen hinsichtlich ihrer Fördermengen bewirkt.
Eine Änderung des pH-Wertes bei der im Abflussrohr 7 eingebauten Elektrode 6 des elektrischen Wasserstoffionenmessers auf einen andern Wert, als dem eingestellten Sollwert entspricht, bewirkt eine Veränderung der elektromotorischen Kraft dieses Gerätes. Dadurch wird über ein Relais 28 eine Feld- änderung des in diesem Falle mit zwei Wicklungen 26,27 versehenen Dosierungsmotors 17 bewirkt und dadurch eine Veränderung der Drehzahl desselben und damit auch der Dosierung erreicht. Die zweite vorgesehene Feldwicklung 26 wird vom Widerstand 30 verändert, der wiederum von der Konzentration der gelösten Chemikalien in dem mit der Pumpe 15 verbundenen Behälter 35 kontrolliert wird.
Hiefür
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bei welchen die Wasserstoffionenkonzentration eine massgebende Rolle ausübt, erreicht, ohne dass irgendeine Bedienung derselben ausser deren erstmaliger Einstellung erforderlich ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum selbsttätigen Regeln von Wasseraufbereitungs-, Enthärtungs-und ähnlichen Anlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die selbsttätige Zugabe der Aufbereitungschemikalien nicht nur durch die Durchflussmenge des aufzubereitenden Wassers, sondern auch durch dessen Beschaffenheit und die Konzentration der dem Wasser zuzusetzenden Chemikalienlösungen und die Beschaffenheit des aufbereiteten Wassers bestimmt wird.