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procédé pour l'amélioration des eaux. il est courant de rendre suffisamment douces les eaux brutes par voie chimique en y additionnant des agents de précipitation, telsque la chaux, la soude, l'hydrate de soude, le phosphate trisodique, l'aluminate de baryum etc.; on y ajoute ainsi les quantités théoriques et ce pour commencer des matières d'un effet moins fort enlevant la dureté jusqu'à la limite de 1 à 2 d ; on continue ensuite à y ajouter des agents d'une action plus forte pour atteindre ainsi une dureté égale à 0,1 - 0,2 d que l'on peut considérer pratiquement égale à zéro. En pratiquant ainsi, il faut cependant de grandes chambres de réaction et des températuresélevées.
Dans ces conditions, il est nécessaire de travailler progressivement en y ajoutant successivement les agents de précipitation d'un effet différent, tout en commençant par ceux qui produisent le moindre effet ; il est évident que le choix judicieux doit être effectué suivant les propriétés de l'eau.
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Il est également courant d'activer la précipitation du carbonate en utilisant la chaux, par le fait qu'on ajoute aux eaux des matières catalytiques ou que l'on fait couler les eaux par dessus des catalysateurs à l' état granuleux ; on peut encore produire les matières catalytiques, tel que le carbonate de calcium, en les précipitant sur un filtre ; l'effet catalytique est produit en faisant s'élever en tourbillons les résidus de filtration.
Il est enfin connu qu'en utilisant des matières à effet catalysateur, il suffit d'une chambre de réaction plus petite que celle dont on aurait besoin si l' on employait d'autresmatières.
La dureté due à la présence de carbonate est même supprimée par voie froide en produisant les matières à effet catalytique rien que sur un filtre, ce qui supprime pratiquement toute chambre de réaction et de clarification.
L'utilisation de matières catalytiques, tel que le carbonate da calcium, ne se pratiquant cependant jusqu'à ce jour qu'à de basses températures et on ne précipitait que lesingrédients de carbonate auxquels était due la dureté des eaux.
Il existe aussi un appareil permettant d'enlever la dureté due à la seule présence du gypse par l'addition de soude, et dans lequel on projette sur un filtre de construction appropriée du carbonate de calcium agissant comme matière catalytique.
La renonciation aux chambres de réaction ou l'utilisation de chambres relativement réduites ne pouvait donc être mise en pratique jusqu'à ceour que pour l'élimination de la dureté due à la présence du carbonate, et ce seulement dans le froid, ou bien pour l'élimination d'une autre dureté par l'addition de soude.
Bn résumé, on peut donc affirmer que l'on n'a pas encore réussi à enlever la dureté totale aux eaux de la manière exposée ci- de s su s.
La présente invention a pour objet d'enlever aux eaux tous les principes de dureté, tout en renonçant aux chambres de réac-
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tion et de clarification et en utilisant les particules de boue à. titre d'agents catalytiques.
On procède dans ce cas de manière à éliminer d'abord la dureté due à la présence du carbonate, soit en chauffant l'eau dans un réchauffeur construit de manière que le carbonate de calcium Précipité agit comme agent catalysateur, ce qui ne nécessite qu'une chambre de réaction excessivement réduite, soit en additionnant de l'eau de chaux à chaud ou à froid. Le fait qu'un filtrage n'est plus effectué après la décarbonatation pour que l'effet catalytique du carbonate de calcium précipité durant cette décarbonatation soit utilisé pendant le dédurcissement ultérieur constitue un facteur appréciable et (ou) une nouveauté absolue.
Après la précipitation du carbonate dans la première phase, les eaux décarbonatées ainsi que le dissolvant des corps préci - pités servant à l'enlèvement des non-carbonates, sont projetés sur un filtre. La boue de carbonate finement divisée suspendue dans l'eau et provenant de la décarbonatation agit alors à titre d'agent catalysateur lors de l'enlèvement des non-carbonates.
Les essais pratiques nombreux ont démontré qu'on ne réussit pas à produire un effet d' adouci ssement approximativement suffisant en ajoutant simultanément les ingrédients nécessaires pour éliminer la dureté due aux carbonates et aux non-carbonates ; il était au contraire nécessaire de procéder par étapes ou par degrés et séparément pour éliminer les carbonates et les non-carbona- tes.
La caractéristique essentielle de l'invention réside donc dans le fait que l'élimination des différentes matières, auxquelles est due la dureté des eaux, (par exemple les carbonates et les non-carbonates) se fait successivement par étapes et séparément ; en effet, les essais effectués ont démontré que le rendement pour former les eaux douces est excessivement défavorable en éliminant simultanément les carbonates et les non-carbonates en présence d'un agent catalytique.
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Si au cours de ce procédé et en raison du caractère spécial des eaux brutes le dernier degré de douceur envisagé n'était pas encore atteint, on peut y ajouter un troisième traitement au cours duquel on ajoute un réactif de précipitation ayant un autre caractère que les ingrédients ajoutés auparavant et dont l'effet produit est plus violent. Ainsi la chaux, la soude, l'hydrate de soude sont des ingrédients à faible action par ce que ces ingrédients, ajoutés selon des quantités théoriques, ne produisent qu'un adoucissement allant de 1 - 2 d, et ce en raison de la solubilité des produits finaux (parexemple carbonate de calcium).
Un adoucissement plus poussé n'est réalisable qu'en ajoutant des quantités considérables de réactifs de précipitation, parce que ces excédents considérables diminuent la solubilité du produit final (carbonate de calcium) ; on réalise ainsi des duretés finales de 0,5 - 0, 6 d. Le phosphate trisodique alcalin est par exemple un réactif de précipitation d'une action supérieure qui, théoriquement, permet d'atteindre un adoucissement allant de 0,1 - 0,2 d.
Le choix proprement dit doit cependant être effectué selon le caractère et les principes de l'eau.
L'eau peut être réchauffée avant chaque période de traite ment, ou bien entre deux traitements. Ce réchauffage ne dépend d'ailleurs pas seulement du caractère de l'eau, mais encore des conditions du service et d'autres facteurs mentionnés plus loin. premier exemple : Les eaux à traiter et auxquelles il s'agit d'enlever la dureté comportent une dureté totale de 14 d une dureté due à la présence de carbonate de la d une dureté due à la présence de non-carbonates de 4 d une dureté due à la présence de chaux de 14 d
Dans la première période, l'eau est soumise à un traitement thermique ; on précipite ainsi 8 de carbonate et l'ean retient encore 6 de sa dureté totale qui se répartit sur 2 due à la présence de carbonates et sur 4 dus à la présence de non-carbonates.
Afin d'éliminer ces substances, on ajoute de la soude, savoir 4
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de soude au cours de la seconde période de traitement. Comme l'eau contient finement suspendu du carbonate de calcium à action catalytique provenant de la première période du traitement, on parvient à atteindre 1,5 d en projetant l'eau sur un filtre, ces 1,5 d sont dus au carbonate de calcium dissout. Si l'on désire augmenter la douceur de l' eau, on peut y ajouter dans une troi sième période du phosphate trisodique alcalin et on arrive ainsi à 0,1 - 0,2 d.
Deuxième exemple : l'eau à traiter et à laquelle il s'agit d'enlever la dureté comporte une dureté totale 17 d une dureté due à la présence de carbonate la d une dureté due à la présence de non-carbonates 5 d une dureté due à la présence de chaux 14 d une dureté due à la présence de magnésie 3 d on ajoute 15 de chaux au froid. on précipite ainsi le carbonate jusqu'à concurrence de 2 et la magnésie jusqu'à concurrence de 2 . L'eau entre dans la seconde phase du traitement tout en contenant le carbonate de calcium finement divisé. Pendant cette seconde phase, on ajoute à froid 5 de soude, ce qui transforme les non-carbonates en carbonates de calcium.
Etant donné qu'une solubilité du carbonate de calcium jusqu' à 2 d ne peut pas être évitée, il en résulte un restant de chaux de 2 d et une partie invariable de magnésie de 2 d. Après ce traitement on chauffe jusqu'à ébullition, ce qui précipite la magnésie ; on ajoute ensuite pour 2 de phosphate trisodique alcalin et obtient ainsi une dureté de 0,1 - 0,2 d.
Ce procédé nouveau permet donc dans un petit appareil peu coûteux de traiter toutes les eaux afin de leur donner la dureté voulue qu'exigent les chaudières à haute pression et à rendement maximum ; le nouveau procédé permet avant tout de s'adapter à toutes les conditions des eaux brutes et à toutes les conditions du service.
Le procédé constitue un progrès vis-à-vis des procédés courants ayant pour objet d'enlever aux eaux le caractère de dure-
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té, mais qui, tout en ne respectant pas l'idée fondamentale se trouvant à la base du procédé actuel, exigent toujours des chambres de réaction et de clarification encombrantes ; de temps à autre ces procédés courants utilisent un traitement par phases. la nouveauté du procédé faisant l'objet de la présente invention réside donc dans le fait que l'action catalytique, employée jusqu'à ce jour seulement pour l'élimination des carbonates ou des non-carbonates, produit, en l'utilisant judicieusement, l'éli- mination totale de la dureté en employant le produit final, précipité dans l'une des phases, à titre d'agent catalytique dans la phase suivante.
Mais en plus ceci permet d'arrêter l'adoucisse ment de l'eau après chaque phase et de pousser la préparation de l'eau jusqu'à un degré voulu permettant l'application envisagée.
Après l'enlèvement de la dureté due à la présence du carbonate dans un appareil de faibles dimensions dépourvu de chambres de clarification et de réaction, rien ne s'oppose à ce qu'on prélève une certaine quantité d'eau nécessaire au refroidissement à laquelle on enlève le carbonate de la manière courante afin d'éviter lesincrustations dans lesgroupes refroidisseurs. Une partie de l'eau adoucie par l'enlèvement du carbonate est ensuite ame née aux autres appareils ayant pour mission de réduire davantage la dureté.
Après avoir ainsi adouci l'eau à 1 - 2 d, elle peut être utilisée pour alimenter des chaudières d'un rendement et d'une pression de timbre inférieurs ; la partie restante de l'eau peut alors, dans une dernière phase, être adoucie totalement en y additionnant du phosphate trisodique alcalin ; eau, ame- née pratiquement parlé à 0 d, sert à alimenter des chaudières à haute pression et à rendement élevé.
On peut ainsi au cours du traitement d'adoucissement prélever de l'eau partiellement adoucie pour d'autres applications ; l'industrie textile exige ainsi de l'eau non alcaline, partielle- ment adoucie à froid ; en est de même dans l' industrie de la filature, dans les brasseries, les tanneries, l'industrie alimentaire et chimique etc.
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Comme l'adoucissement peut être réalisé avec un appareillage excessivement réduit, il est possible d'effectuer l'adoucissement chimi que sur lesnavires sur lesquelsl'espace réservé à ce genre d'appareils est excessivement restreint, Le procédé nouveau permet enfin de traiter chimiquement par le froid l'eau d' al imentati on de véhiculesmûs par des machines à vapeur, tels que de voitures motrices à vapeur, de chemins de fer (locomoti- ves) etc.
11 est aussi courant dans l'adoucissement chimique de l'eau d'activer la réaction par l'entremise de catalysateurs (carbonate de calcium par exemple) introduits dans l'eau brute ou la parcourant suivant une couche.
L'application de catalysateurs fixes comporte l'inconvénient que la surface utile du catalysateur est rendue rapidement inefficace par le dépôt de boues. L'utilisation de catalysateurs additionnés à l'eau sous forme de poudre par exemple n'offre qu'une solution imparfaite parce qu'elle exige l'addition de corps étrangers.
On a par conséquent proposé d'utiliser comme catalysateurs le carbonate de calcium qui se dépose lors de la précipitation des ingrédients auxquels est due la dureté de l'eau. vans les procédés connus de ce genre, une partie de la boue contenant du carbonate de calcium, se déposant sur le fond du récipient de clarification, est réintroduite en circuit fermé dans l'eau brute. Or, ce procédé n'a pas été industrialisé parce qu'une accélé- ration du procédé d'adoucissement n'a pas pu être réalisée. or, suivant l'invention, une amélioration est obtenue par le fait qu'en raison de la disposition convenable de l'endroit d'extraction, une partie des eaux troubles contenant les particules de carbonate de calcium en suspens à l'état cristalloîde finement divisé est prélevée.
L'invention réside dans la constatation que l'effet catalytique des particules de carbonate de calcium dans cet état suspendu cristalloide (petits cristaux)
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du carbonate parce que les particules de carbonate représentent à cet état des cristaux excessivement ténus à surface relative- ment grande. Lors de l'introduction de ces particules catalytiques dans l'eau brute, il se produit donc une répartition excessivement poussée et par conséquent une stimulation renforcée pour la germination dans l'eau brute.
Le procédé faisant objet de la présente invention s'applique avantageusement aux divers procédés d'adoucissement chimiques ou thermo-chimiques. Il peut être adopté aux méthodes d'adoucisse- ment à une ou à plusieurs phases. Le procédé est également appli- cable à l'adoucissement de l'eau d'alimentation de chaudières, ainsi qu'aux eaux utilitaires d'applications industrielles ou do- mestiques.
L'adoucissement de l'eau d'alimentation de chaudières s'ef- fectue généralement par chauffage de l'eau brute. Le premier adoucissement s'effectue donc par voie thermique tandis que l'adoucissement chimique s'effectue dans une seconde et troisiè- me phase. Dans ce cas, l'eau trouble contenant les particules de carbonate de calcium est introduite, en même temps que l'eau brute, dans la phase thermique ou bien elle est auparavant mélangée à l'eau brute.
Lorsque l' adoucissement est effectué sans chauffer l'eau brute, il est avantageux d'annihiler la dureté due à la présence du carbonate (par exemple en additionnant de la chaux caustique) et ce jusqu'à la limite de solubilité du carbonate de calcium précipité et de procéder ensuite à la précipitation des non-carbonates (par la soude par exemple) dans une phase spécia- le ; dans ce cas, on prélève dans la dernière phase de l'eau trouble contenant du carbonate de calcium et on l'introduit dans la première phase. Dans ce procédé., on réalise une précipitation ultra-rapide des carbonates de sorte que cette phase n'exige qu'une chambre de réaction très restreinte.
Dans toutes ces variantes du procédé, il est au plus avantageux de n'utiliser dans les différentes phases que les quantités calculées théoriquement des matières d'adoucissement pour la pré-
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cipitation des matières hydrotimétriques respectives. Il est courant de n'additionner que les quantités calculées théoriquement lors d'un adoucissement réalisé par phases successives. Dans ce cas, il s'agit cependant d'un procédé n'utilisant aucun catalysateur. En utilisant ce procédé connu sans chauffage de l'eau, il faut cependant des périodes de réaction considérablement plus longues que dans le procédé faisant l'objet de la présente invention.
Comme, grâce à ce procédé, les périodes et les chambres de réac tion peuvent être diminuées considérablement, l'adoucissement de l'eau peut être effectué dans maintes applications irréalisables jusqu'à ce jour en raison de la nécessité d'avoir recours à des appareils encombrants.
Le dessin montre schématiquement une forme d'exécution d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé.
L'eau brute devant être adoucie entre par la conduite 1 dans le réchauffeur à cascades 2 chauffé à la vapeur qui arrive par la conduite 3. Une partie du carbonate peut déjà être éliminée par dépôt dans ce réchauffeur 2. L'eau sortant de cet appareil entre dans un récipient 4 dans lequel on introduit par la conduite 5 de l'eau calcaire destinée à précipiter les restants de carbonaté.
L'eau arrivant du récipient 4 entre par le trop-plein 6 dans le tube de sortie 7 du récipient 8 et dans lequel on introduit de la soude par le tube 9. Dans ce récipient 8 s'effectue le dépôt des non-carbonates. L'eau épurée traverse enfin un filtre 10 et sort enfin par la c ondui te 11 pour se rendre à l' endroit de consommation. Il est clair qu'on peut placer en aval ou en amont du filtre un poste d'adoucissement supplémentaire (au phosphate trisodique).
Les matières précipitées se déposent lentement sur le fond du récipient 8. La boue peut être éliminée par la tubulure d'évacuation 12. A une certaine distance du fond du récipient débouche le tube de soutirage 13 qui amène une partie du liquide trouble con.. tenant du carbonate de calcium dans le réchauffeur 2. Il est clair qu'afin de réaliser un meilleur mélange, on pourrait mélanger ce liquide trouble et l'eau brute dans une cuve spéciale placée en aval du réchauffeur 2 ou bien conduire le liquide trouble direc- tement dans la conduire d'eau brute, Le tube 13 débouche à un
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cuée, mais seulement un liquide trouble dans lequel les particules de carbonate de calcium se trouvent encore à l'état suspendu cristalloide (petits cristaux), finement divisé.
En raison de la forte action catalytique du carbonate de calcium introduit dans le réchauffeur 2 et parcourant ensuite l'appareillage entier le temps nécessaire pour l'adoucissement de 1!eau est abrégé d'une manière si considérable qu'il ne faut que des récipients excessivement réduits.
Le procédé peut naturellement aussi être exécuté en supprimant la phase thermique, de même que les produits chimiques indiqués ci-dessus peuvent être remplacés par d'autres.
REVENDICATIONS.
A. procédé pour l'adoucissement total de l'eau caractérisé par le fait que : 1) tout en supprimant des chambres de clarification et de réaction l'élimination des divers composants de dureté est effectuée progressivement et séparément en succession, les produits de réaction précipités dans une phase étant utilisés à titre de catalysateurs dans la phase subséquente d'adoucissement ;
2) en utilisant de petites chambres de réaction courantes, on ne précipite d'abord que les carbonates et ce jusqu'à la limite de solubilité du carbonate de calcium, la précipitation des noncarbonates s'effectuant ensuite, le carbonate de calcium déposé étant utilisé dans les deux phases à l'état fraîchement précipité à titre de catalysateur ;
3) on ajoute de la manière courante dans les deux phases uniquement la quantité de produits chimiques théoriquement nécessaire pour provoquer le dépôt des produits respectifs de dureté ;
4) le carbonate de calcium déposé lors de la précipitation des carbonates est introduit dans la phase d'épuration dans la quelle on opère le dép8t des non-carbonates, par la soude par exemple.
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process for improving water. it is common practice to make raw water sufficiently soft by chemical means by adding precipitating agents, such as lime, soda, soda hydrate, trisodium phosphate, barium aluminate etc .; the theoretical quantities are thus added to it and this to begin with materials of a less strong effect removing the hardness up to the limit of 1 to 2 d; agents with a stronger action are then continued to be added thereto, thus reaching a hardness equal to 0.1 - 0.2 d which can be considered practically equal to zero. In doing so, however, large reaction chambers and high temperatures are required.
Under these conditions, it is necessary to work progressively by successively adding precipitating agents with a different effect, while starting with those which produce the least effect; it is obvious that the judicious choice must be made according to the properties of the water.
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It is also common to promote carbonate precipitation using lime, by adding catalytic material to the water or by running the water over catalysts in a granular state; it is also possible to produce catalytic materials, such as calcium carbonate, by precipitating them on a filter; the catalytic effect is produced by causing the filtration residues to rise in vortices.
Finally, it is known that by using materials with a catalyst effect, a smaller reaction chamber is sufficient than that which would be needed if other materials were used.
The hardness due to the presence of carbonate is even removed in the cold process by producing the catalytic-effect materials on a filter alone, which virtually eliminates any reaction and clarification chamber.
The use of catalytic materials, such as calcium carbonate, however, has hitherto been practiced only at low temperatures and only the carbonate ingredients to which the water hardness was due to precipitate.
There is also an apparatus for removing the hardness due to the mere presence of gypsum by the addition of soda, and in which is sprayed on a filter of suitable construction of calcium carbonate acting as catalytic material.
The renunciation of the reaction chambers or the use of relatively small chambers could therefore only be practiced until now for the elimination of the hardness due to the presence of the carbonate, and this only in the cold, or else for the elimination of another hardness by the addition of soda.
In summary, therefore, it can be said that we have not yet succeeded in removing the total hardness from the water in the manner set forth below.
The object of the present invention is to remove from water all the principles of hardness, while dispensing with the reaction chambers.
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tion and clarification and using the mud particles to. as catalytic agents.
The procedure in this case is to first eliminate the hardness due to the presence of the carbonate, either by heating the water in a heater constructed so that the precipitated calcium carbonate acts as a catalyst agent, which only requires an excessively small reaction chamber, either by adding hot or cold lime water. The fact that filtering is no longer carried out after the decarbonation so that the catalytic effect of the calcium carbonate precipitated during this decarbonation is used during the subsequent dedhardening constitutes an appreciable factor and (or) an absolute novelty.
After the precipitation of the carbonate in the first phase, the decarbonated water as well as the solvent of the precipitated bodies used to remove the non-carbonates, are projected onto a filter. The finely divided carbonate slurry suspended in water and resulting from the decarbonation then acts as a catalyst agent in the removal of non-carbonates.
Numerous practical tests have shown that it is not possible to produce an approximately sufficient softening effect by simultaneously adding the ingredients necessary to remove the hardness due to carbonates and non-carbonates; on the contrary, it was necessary to proceed in stages or by degrees and separately to remove the carbonates and the non-carbonates.
The essential characteristic of the invention therefore resides in the fact that the elimination of the various materials, to which the hardness of the water is due, (for example carbonates and non-carbonates) is carried out successively in stages and separately; in fact, the tests carried out have shown that the yield for forming fresh water is excessively unfavorable by simultaneously removing carbonates and non-carbonates in the presence of a catalytic agent.
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If during this process and because of the special nature of the raw water the last degree of softness envisaged was not yet reached, a third treatment can be added to it during which a precipitation reagent having a character other than the ingredients added before and whose effect is more violent. Thus lime, soda, soda hydrate are ingredients with low action because these ingredients, added in theoretical quantities, only produce a softening ranging from 1 - 2 d, and this because of the solubility end products (e.g. calcium carbonate).
Further softening is only achievable by adding considerable amounts of precipitation reagents, because such considerable excess decreases the solubility of the final product (calcium carbonate); in this way, final hardnesses of 0.5 - 0.6 d are achieved. Alkaline trisodium phosphate is, for example, a precipitating reagent with a higher action which, theoretically, makes it possible to achieve a softening ranging from 0.1 - 0.2 d.
The actual choice, however, must be made according to the character and principles of the water.
The water can be reheated before each treatment period, or between two treatments. This heating does not depend, moreover, only on the nature of the water, but also on the conditions of service and other factors mentioned below. first example: The water to be treated and from which it is a question of removing the hardness has a total hardness of 14 d a hardness due to the presence of carbonate of the d a hardness due to the presence of non-carbonates of 4 d hardness due to the presence of lime of 14 d
In the first period, the water is subjected to heat treatment; 8 of carbonate are thus precipitated and the aean still retains 6 of its total hardness which is distributed over 2 due to the presence of carbonates and over 4 due to the presence of non-carbonates.
In order to remove these substances, soda is added, namely 4
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of soda during the second treatment period. As the water contains finely suspended calcium carbonate with catalytic action from the first period of the treatment, it is possible to reach 1.5 d by projecting the water on a filter, these 1.5 d are due to calcium carbonate dissolved. If one wishes to increase the softness of the water, one can add to it in a third period alkaline trisodium phosphate and one thus arrives at 0.1 - 0.2 d.
Second example: the water to be treated and from which it is a question of removing the hardness has a total hardness 17 of a hardness due to the presence of carbonate la of a hardness due to the presence of non-carbonates 5 of a hardness due to the presence of lime 14 of a hardness due to the presence of magnesia 3 d lime is added in the cold. this precipitates carbonate up to 2 and magnesia up to 2. The water enters the second phase of the treatment while containing the finely divided calcium carbonate. During this second phase, 5 sodium hydroxide is added cold, which converts the non-carbonates into calcium carbonates.
Since a solubility of calcium carbonate of up to 2 d cannot be avoided, a lime residue of 2 d and an unchanging magnesia part of 2 d results. After this treatment it is heated until boiling, which precipitates the magnesia; then added for 2 of alkaline trisodium phosphate and thus obtains a hardness of 0.1 - 0.2 d.
This new process therefore makes it possible in a small inexpensive apparatus to treat all the water in order to give it the desired hardness required by high pressure boilers and maximum efficiency; above all, the new process makes it possible to adapt to all raw water conditions and all service conditions.
The process constitutes an advance over the current processes aimed at removing the hardness of the water.
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té, but which, while not respecting the fundamental idea underlying the current process, still require bulky reaction and clarification chambers; from time to time these common methods use a phased processing. the novelty of the process forming the subject of the present invention therefore lies in the fact that the catalytic action, hitherto employed only for the elimination of carbonates or non-carbonates, produces, by using it judiciously, the complete elimination of hardness by using the final product, precipitated in one of the phases, as the catalytic agent in the following phase.
But in addition this makes it possible to stop the softening of the water after each phase and to push the preparation of the water up to a desired degree allowing the intended application.
After removing the hardness due to the presence of carbonate in a small-sized apparatus devoid of clarification and reaction chambers, there is nothing to prevent a certain quantity of water necessary for cooling from which the carbonate is removed in the usual way in order to avoid encrustations in the cooling units. Part of the water softened by the removal of carbonate is then sent to other devices whose mission is to further reduce the hardness.
After having thus softened the water to 1 - 2 d, it can be used to supply boilers of lower efficiency and timbre pressure; the remaining part of the water can then, in a final phase, be completely softened by adding alkaline trisodium phosphate thereto; water, brought practically speaking to 0 d, is used to feed boilers at high pressure and high efficiency.
It is thus possible during the softening treatment to take partially softened water for other applications; the textile industry thus requires non-alkaline, partially cold-softened water; The same is true in the spinning industry, in breweries, tanneries, the food and chemical industry etc.
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As the softening can be carried out with excessively small equipment, it is possible to carry out chemical softening only on ships on which the space reserved for this type of equipment is excessively limited. The new process finally makes it possible to treat chemically by cold the feed water of vehicles powered by steam engines, such as steam powered cars, railways (locomotives) etc.
It is also common in the chemical softening of water to activate the reaction by means of catalysts (calcium carbonate for example) introduced into the raw water or passing through it in a layer.
The application of fixed catalysts has the disadvantage that the useful surface of the catalyst is quickly rendered ineffective by the deposition of sludge. The use of catalysts added to water in powder form, for example, only offers an imperfect solution because it requires the addition of foreign bodies.
It has therefore been proposed to use as catalysts calcium carbonate which is deposited during the precipitation of the ingredients to which the hardness of the water is due. In the known processes of this type, part of the sludge containing calcium carbonate, settling on the bottom of the clarification vessel, is reintroduced in a closed circuit into the raw water. However, this process has not been industrialized because an acceleration of the softening process could not be achieved. however, according to the invention, an improvement is obtained by the fact that, due to the suitable arrangement of the extraction site, part of the cloudy water containing the particles of calcium carbonate in suspension in the finely crystalloid state. divided is taken.
The invention lies in the finding that the catalytic effect of the particles of calcium carbonate in this suspended crystalloid state (small crystals)
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carbonate because the carbonate particles in this state represent excessively thin crystals with relatively large surface areas. During the introduction of these catalytic particles into the raw water, there is therefore an excessively high distribution and consequently an enhanced stimulation for germination in the raw water.
The process forming the subject of the present invention is advantageously applicable to various chemical or thermochemical softening processes. It can be adopted for single or multi-stage softening methods. The process is also applicable to the softening of boiler feed water, as well as to utility water for industrial or domestic applications.
Softening of boiler feed water is usually done by heating the raw water. The first softening is therefore carried out thermally while the chemical softening is carried out in a second and third phase. In this case, the cloudy water containing the calcium carbonate particles is introduced, together with the raw water, into the thermal phase or it is previously mixed with the raw water.
When the softening is carried out without heating the raw water, it is advantageous to destroy the hardness due to the presence of carbonate (for example by adding caustic lime) and this up to the limit of solubility of calcium carbonate. precipitate and then proceed with the precipitation of the non-carbonates (with sodium hydroxide, for example) in a special phase; in this case, cloudy water containing calcium carbonate is taken from the last phase and introduced into the first phase. In this process, an ultra-rapid precipitation of carbonates is carried out so that this phase requires only a very small reaction chamber.
In all these variants of the process, it is at most advantageous to use in the different phases only the theoretically calculated quantities of softening materials for the pre-preparation.
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cipitation of the respective hydrotimetric materials. It is common practice to add only the quantities calculated theoretically during a softening carried out by successive phases. In this case, however, it is a process which does not use any catalyst. By using this known process without heating the water, however, considerably longer reaction periods are required than in the process which is the subject of the present invention.
As, by this method, the reaction periods and chambers can be reduced considerably, water softening can be carried out in many applications which have hitherto been impracticable due to the need for recourse to bulky devices.
The drawing shows schematically an embodiment of an apparatus for carrying out the method.
The raw water to be softened enters through line 1 into the water-heated cascade heater 2 which arrives through line 3. Part of the carbonate can already be removed by depositing in this heater 2. The water leaving this The apparatus enters a receptacle 4 into which is introduced through line 5 hard water intended to precipitate the carbonate residues.
The water arriving from the container 4 enters through the overflow 6 into the outlet tube 7 of the container 8 and into which sodium hydroxide is introduced through the tube 9. In this container 8 the deposit of non-carbonates takes place. The purified water finally passes through a filter 10 and finally exits through the pipe 11 to reach the point of consumption. It is clear that an additional softening station (with trisodium phosphate) can be placed downstream or upstream of the filter.
The precipitated materials settle slowly on the bottom of the container 8. The sludge can be removed by the discharge pipe 12. At a certain distance from the bottom of the container opens the draw-off tube 13 which brings some of the cloudy liquid con. holding calcium carbonate in heater 2. It is clear that in order to achieve a better mixture, this cloudy liquid and raw water could be mixed in a special tank placed downstream of heater 2 or else the cloudy liquid could be taken directly - tement in the raw water pipe, Tube 13 opens to a
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cea, but only a cloudy liquid in which the particles of calcium carbonate are still in the suspended crystalloid state (small crystals), finely divided.
Due to the strong catalytic action of the calcium carbonate introduced into the heater 2 and then passing through the entire apparatus the time necessary for the softening of the water is so considerably shortened that only receptacles are required. excessively reduced.
The process can of course also be carried out by removing the thermal phase, just as the chemicals indicated above can be replaced by others.
CLAIMS.
A. process for the total softening of water characterized by the fact that: 1) while eliminating clarification and reaction chambers, the elimination of the various hardness components is carried out gradually and separately in succession, the reaction products precipitates in one phase being used as catalysts in the subsequent softening phase;
2) using small current reaction chambers, only the carbonates are precipitated first up to the limit of solubility of calcium carbonate, the precipitation of noncarbonates then taking place, the deposited calcium carbonate being used in both phases in the freshly precipitated state as a catalyst;
3) adding in the usual way in the two phases only the quantity of chemicals theoretically necessary to cause the deposition of the respective hardness products;
4) the calcium carbonate deposited during the precipitation of the carbonates is introduced into the purification phase in which the dep8t of non-carbonates is carried out, for example by soda.
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