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Verfahren und Vorrichtung zur Vollentsalzung von Wässern
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass die Reinwasserleitung durch eine Rückführungsleitung mit der Rohwasserleitung verbunden ist und in der Reinwasserleitung eine Pumpe und wenigstens ein Rückschlagventil angeordnet ist.
Die besonderen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung noch eingehender besprochen und näher erläutert werden.
Eine der Hypothesen, von denen die Erfindung bei Lösung der gestellten Aufgabe Gebrauch machte, war die Vorstellung, dass elektrochemische Potentiale das Auftreten von Verunreinigungen im vollentsalzten Wasser verursachen. Die vom Filter aufgenommenen Kationen bzw. Anionen besitzen einen Lösungsdruck, d. h. sie haben die Tendenz, wieder in Lösung zu gehen. Die Ionen im Wasser dagegen sind bei dem hohen Dissoziationsgrad, der sich dem Wert 1, 0 nähert - bei dem alle Moleküle in ihre Ionen zerfallen sind-ebenso reaktionsfreudig. Die hiedurch gegebenen Potentiale können eine Umkehr der Austauscherreaktionen bewirken, sie können durch ihre Energiemengen den Filtern auch eine Gegenspannung aufdrücken, durch welche der Austausch erschwert wird.
Die Erfindung war infolgedessen darauf bedacht, diese einer Polarisation gleichkommende Erschei- nung'zu unterdrücken. Das wurde intuitiv erreicht durch einen erzwungenen geringen Wasserdurchsatz durch die Filter während des Stillstandes bzw. ungenügendem Wasserdurchsatz. Sollte auch hinsichtlich der möglichen Ursachen noch manches zu klären sein, so löst die Erfindung die Aufgabenstellung in einer überraschend einfachen und zuverlässigen Weise durch Aufrechterhaltung eines bestimmten Wasserdurchsatzes. Die Mindestmenge des Wasserdurchsatzes richtet sich nach der nutzbaren Volumenkapazität der Filter.
Den erfindungsgemässen Wasserdurchsatz kann man grundsätzlich auf zwei Wegen erzielen.
Man kann (zeitweise oder dauernd) eine vorgegebene Menge des Filtrats in einen vorgesehenen Vorratsbehälter ablassen. Mit Hilfe einer den Filteraustritt mit dem Filtereintritt verbindenden Rückführlei- tung mit eingeschalteter Pumpe kann man aber auch eine zeitweise oder ständige Umwälzung der vorgegebenen Durchsatzmenge durch die Filter vornehmen.
Im Falle des Wasserablasses in einen Vorratsbehälter besteht das Arbeitsmittel gemäss der Erfindung. in einer Hilfszapfstelle ; im andern Falle aus einer Umwälzvorrichtung mit Pumpe und den erforderlichen Ventilen.
Die hienach zu treffenden Schaltungen und Anordnungen richten sich nach den jeweiligen betrieblichen Verhältnissen und sind mannigfaltig variierbar ; ebenso auch die Steuer- und Regeleinrichtungen.
Grundsätzlich kann man eine vorbestimmte Menge Wasser entweder ständig ablassen bzw. umwälzen oder nur bei Unterschreitung eines vorgegebenen Reinheitswertes. In beiden Fällen kann man natürlich auch eine Proportionalregelung einsetzen, bei der die Umwälz- bzw. Ablassmenge von dem gemessenen Reinheitswert bestimmt wird.
Mit Hilfe von mit Strömungs- oder Druckmessern gesteuerten Ventilen kann man die Schaltung weiter so treffen, dass die Umwälz- bzw. Ablassvorrichtung sofort abgestellt bzw. gedrosselt wird, wenn die Wasserabnahme der Verbraucher die vorgesehene Umwälz- bzw. Ablassmenge übersteigt.
Für die meisten Anwendungen dürfte eine Umwälzeinrichtung in Frage kommen, da das mittels der Hilfszapfstelle gemäss der Erfindung abgelassene Wasser natürlich nur eine begrenzte Zeit aufbewahrt werden kann.
Einige Ausführungsbeispiele seien an Hand der Zeichnung näher erläutert und beschrieben. Hier ist Fig. l eine offene Vollentsalzungsanlage mit der erfindungsgemässen Umwälzeinrichtung ; Fig. 2 ein mit dem Erfindungsgegenstand ausgestattetes Mischbettfilter ; Fig. 3 eine teilweise offene Vollentsalzungsan- lage.
Bei der Vollentsalzungsanlage gemäss Fig. l handelt es sich um eine offene Anlage mit dem druck- losen Behälter l. Der Rohwasserzufluss 2 zu diesem ist durch eine nicht dargestellteNiveauregelvòrrichtung gesteuert. Die Pumpe 3 hat die Aufgabe, das im Behälter 1 angesammelte Rohwasser bei Bedarf durch die Vollentsalzungsanlage zu den Verbrauchern zu fördern. Sie hat gemäss der Erfindung weiterhin die Aufgabe, eine bestimmte Teilmenge des im Behälter 1 angesammelten Wassers ständig nach der im Wege der Leitung 4a im Kationenaustauscher 5 und Anionenaustauscher 6 durchgeführten Vollentsalzung wieder über die Leitung 4b zurückzuführen. Dadurch wird gemäss der Erfindung eine Verseuchung des Wassers durch Gegenionenwirkung unterbunden. Die für die Umwälzung benötigte Wassermengewurde experimentell ermittelt.
DasMagnetventil 7 wird mit Hilfe einer nicht dargestell- ten, durch Grenzwertkontakte des Strömungsmessers 8 betätigten Regeleinrichtung geöffnet, wenn in der Leitung 4c zu den Verbrauchern weniger Wasser als für den Hilfsdurchsatz vorgegeben fliesst und geschlossen, wenn der vorgegebene Maximaldurchflusswert überschritten wird,
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Die Umwälzeinrichtung gemäss der Erfindung ist bei dem Mischbettfilter 9 in Fig. 2 durch die Leitfähigkeitsmess- und Regeleinrichtung 10 betätigbar. Letztere wirkt auf das Stellglied der Pumpe 11, wenn die durch die Leitfähigkeitsmesselektrode 10a in der Leitung 12b gemessenen Werte den Sollwert über- oder unterschreiten. Die Pumpe 11 ist auf eine bestimmte Fördermenge eingestellt.
Das aus der Abflussleitung 12b entnommene Reinwasser wird mit ihrer Hilfe über die Rückführleitung 13 wieder bei 12a'in die Rohwasserleitung 12a eingespeist. Die Rückführleitung 13 ist gegen Überströmen von Rohwasser in die Reinwasserleitung 12b durch das Rückschlagventil 14 gesichert. Vor und nach der Pumpe 11 sind in der Rückführleitung 13 weiterhin die Magnetventile 15a und 15b vorgesehen. Der Erregerstromkreis derselben ist in den Schaltstromkreis der Pumpe 11 so einbezogen, dass sie die Rückführleitung 13, sobald die Pumpe 11 anläuft, öffnen und sobald diese steht, sperren.
Die beschriebene Umwälzeinrichtung wirkt so, dass bei Absinken des Reinheitsgrades unter einen bestimmten Sollwert der Hilfsdurchfluss so lange aufrecht erhalten wird, bis sich dieser wieder einstellt.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 ist demKationenaustauschfilter 16 ein Rieseier 17 nachgeschaltet. Hier wird dem verrieselten Wasser mit Hilfe des Gebläses 17a Luft im Gegenstrom von un- ten zugeführt und die Kohlensäure des Wassers entfernt. Das Wasser sammelt sich anschliessend in dem drucklosen Behälter 18 und wird von hier durch die Pumpe 19 über den nachgeschalteten Anionenaustauscher 20 und das Pufferfilter 21 zu den Verbrauchsstellen gefördert. Von der Reinwasserleitung 22 ist die Rückführleitung 23 abgezweigt, die durch das Überströmventil 24 gesperrt ist, wenn die Pumpe 19, die dauernd läuft, Reinwasser zu den Verbrauchsstellen fördert.
Erst wenn in der Leitung 22 der durch die Belastung des Überströmventils 24 vorgegebene Druck überschritten wird, öffnet dieses, so dass die für den Hilfsdurchsatz bestimmte Menge Reinwasser zu dem Behälter 18 zurückfliessen kann.
Im beschriebenen Beispielsfalle konnte die ohnehin vorhandene Pumpe 19 zugleich als Umwälzpumpe im Sinne der Erfindung eingesetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Vollentsalzung von Wässern mit Hilfe mindestens je eines in die Wasserversorgung hintereinander geschalteten Kationen-und Anionenaustauschers, dadurch gekennzeichnet, dass entweder im Intervall zwischen denArbeitsspielen derAustauscher oder bei Unterschreitung einesMindest- durchsatzes während des jeweiligen Arbeitsspieles dauernd oder bei festgestelltem Absinken des Reinheitsgrades des in der Anlage befindlichen Wassers dieses oder ein Teil desselben zwecks Vermeidung einer rückläufigen Austauschreaktion im Kreislauf durch die Austauscher geführt wird.