CH105726A - Verfahren und Apparat zum kontinuierlichen Enthärten von Wasser. - Google Patents

Description

  



  Verfahren und Apparat zum   kontinuierliehen Enthärten    von Wasser.



   Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und ein Apparat zum kontinuierlichen Enthärten von Wasser mit Hilfe von Zeo  litlien. Unter Zeolithen werden    in Nachstehendem Aluminiumhydratsilikate oder andere Stoffe verstanden, die austausehbare Basen enthalten. Diese Silikate mit austauschbaren Basen können natürliche oder synthetische sein.



     Gfmäss vorliegender Erfindung    ist es m¯glich, das Wasser unter Verwendung von Zeo  lithen    kontinuierlich zu entharten, ohne dass es nötig ist, den Apparat   wtihrend    des Regene rierens der Zeolithc auBer Betrieb zu setzen.



  Unter Regenerieren ist hier sowohl das eigent  liche    Regenerieren der erschöpften Zeolithmasse. wie auch das   Reinigen der re ; enerier-    ten Zeolithmasse durch Auswaschen der Re  generierflüssigkeit und der    beim Regenerieren abfallenden Reaktionsprodukte zu verstehen.



   Das Verfahren besteht darin, dass man das zu   enthärtende'Wasser durch einen Behälter    leitet, der   mit Zeolithmatorial gefüllt wird.   



  Die   hinetisebe    Energie des strömenden Wassers wird dabei dazu benutzt, dieses Zeolithmaterial in sländiger Zirkulation durch eine WasserenthÏrtungszone, eine Regenerierzone f r das ersch¯pfte Zeolithmaterial und eine Waschzone f r das regenerierte Zeolithmaterial zu halten.



   Der Apparat zur Aus bung des Verfahrens besitzt eine Vorrichtung, welche die kinetische Energie des str¯menden Wassers dazu benutzt, eine wiederholte Zirkulation des Zeolithmaterials durch Teile des Apparates hervorzurufen, welche so ausgerüstet sind, dass das zu enthärtende Wasser, die Regenerierflüssigkeit und das Wasehwasser mit dem Zeolithmaterial in Berührung gebracht werden.



   In der Zeichnung ist ein Apparat zur Aus übung des Verfahrens in einer beispielsweisen Ausführung schematisch dargestellt.



   Als Füllmasse findet ein schnell   wirken-    der Zeolith, beispielsweise das im Handel unter dem Namen Borromit bekannte Mate  rial,Verwendung,lbezeichneteinen    fast vollständig mit körnigem Zeolithmaterial 2 gefüllten Behälter. Die Enthärtungszone ist mit   3,    die Regenerierzone mit 4 und die Wasch-oder Spülzone mit 5   bezeiehnet.    Das Zeolithmaterial wird mit Eilfe der Düse 8 und Rohr 6 vom Boden des Behälters in den obern Teil des Behälters gefördert, wo die ganze Masse sich nach und nach setzt, so dass jedes Teilchen vom obern Teil des Behälters nach dem Bodenteil wandert und dann wieder nach dem obern Teil zur ckgef hrt wird, wo es seine Abwärtsbewegung wieder beginnen kann.

   Bei dem dargestellten Aus  führungsbeispiel    wird die Energie des durch die D se 8   einstromenden,    zu   enthärtenden    Rohwassers dazu benutzt, um das Zeolithmaterial nach oben zu fördern, wÏhrend die Abwärtsbewegung hauptsächlich unt ? r dem Einfluss der   Sehwere    erfolgt. Dabei sinkt die Masse als Ganzes in dem Masse nach unten, wie das   MaterialamunternEndeweg-    genommen wird. Das in der senkrechten Achse des Behälters   1    angeordnete Rohr 6 ist an beiden Enden offen und mündet an beiden Enden in gewissem Abstande vom Boden-und   Deekenteil    des Behälters. Das obere Rohrende ragt etwas  ber die Oberfläche der   Zeolithfüllung    hinaus.

   Unten ist das   Rohr doppelkegelförmig ausgebildet, der-    art. dass die verjüngten Enden der Kegel zu  sammenstossen.    In das untere Ende des betreffenden   Rohrabsehnittes ragt die Düse    8 hinein, durch die das zu enthärtende   Po1-    wasser zugef hrt wird. Da das Wasser unter Druck durch die Düse austritt, entsteht eine Saugwirkung, die zur Folge hat, dass die das untere Rohrende umgebende körnige Zeolithmasse angesaugt und zusammen mit dem einströmenden Wasser aufwÏrts durch das Rohr geführt wird, wo es sich auf der Oberfläche der Zeolithfüllung absetzt. In dem Masse, wie das Material unten von der Füllung weggenommen wird, senkt sich die letztere in ilrer Gesamtheit.



   Am untern Ende der   Enthärtungszone,    das heisst etwa auf einem Drittel der Länge vom obern Ende des Behälters ist ein Auslass für das   enthärtete    Wasser vorgesehen.



  Dieser Auslass ist dadurch gebildet, dass ein kurzer Abschnitt 9 des Behälters an der betreffenden Stelle als   feinmasehige    Siebfläche ausgebildet ist, durch die das   Zeolithmate-    rial nicht hindurchdringen kann, die aber dem Wasser freien Durchgang gewÏhrt.



  Durch ein ringförmiges, den Behälter an der betreffenden   Stelle umgebendes Gehanse    10 wird eine Kammer gebildet, in der das ent  härtete Wasser sich sammeln    kann. Das ans dem obern Ende des Rohres 6 ausströmentle Wasser sickert durch das Zeolithmaterial in diese Kammer, aus der es durch ein geeignetes Rohr 11 abgeführt wird.



   Die Geschwindigkeit des Umlaufes des Zeolithmaterials wird am besten so gewÏhlt, dass die enthärtenden Eigenschaften einer ge  gebenen Materialmenge auf    dem Wege von der   Oberfläche der Masse bis zur    Stelle, wo das enthÏrtete Wasser austritt, nicht vollständig verloren gehen. Unterhalb dieser    Austrittsstelle beginnt, dann die Regenerie-    rungszone 4. in die die Regenerierfl ssigkeit eingeführt wird.



   Der Druck   innerhalb der Enthärtungs-    zone ist gr¯?er als der in der benachbarten Regenerierzone 4 herrschende, und dies verhindert, dass die   Regenerierflüssigkeit aus    der Zone 4 in die Zone 3  bertritt. Es fliesst also etwas von dem enthärteten Wasser abwÏrts in   die Regenerierzone, statt    in den Sammler f r das   enthärtete Wasser.   



   Die   Regenerierflüssigkeit wird durch ein    Rohr   12 in den    obern Teil der Regenerierzone   eingeführt. Um zu verhindern, dass dl ?    Fl ssigkeit sich an der Eintrittsstelle mit dem enthÏrteten Wasser mischt, kann im Behälter eine   Ablenkplatte    13 angebracht werden, die zweckmässig die Form eines Ringes    besitzt, dessen äusserer Durchmesser gleich    dem innern   Durchmesser des Behälters und      dessein    innerer Durchmesser grösser als der Durehmesser des Rohres 6   ist.

   Die Ablenk-    platte ist zweckmÏ?ig von der Ïu?ern Kante nach der Mitte   zu geneigt ausgebildet.    Im Betriebe fliesst die   Regenprierflüssigkeit zu-    sammen mit einem Teil des enthÏrteten   Vas-    sers durch das die mittlere oder   Regeneri & r-    zone einnehmende Zeolithmaterial herab, bis sie als   erschöpfte Ablauge am untern    Ende dieser Zone abgeführt wird. Der Austritt d ersch¯pften Regenerierfl ssigkeit erfolgt durch einen durchbrochenen Reifen 14, der entsprechend dem Siebauslass 9 für das weiche Wasser in der Behälterwand vorgesehen und' von einer den Behälter an der betreffenden Stelle einschliessenden Sammelkammer 15 umgeben ist.

   Aus der Sammelkammer fliesst die verbrauchte   Regenerierflüssigkeit    durch ein   AbfluBrohr    16, das mit einem geigneten Überwachungsventil versehen sein kann.



   Zur   Zufuhr der Regenerierflüssigkeit    zum Behälter kann man neben dem   Enthär- :      tungsbehälter ein Gefäss    17 anordnen, das zur Aufnahme einer   Salzmenge    18 dient, aus der sich durch Auflösen in Wasser die Re  generierflüssigkeit    bildet. Das Rohr   12,    das die   Regenerierflüssigkeit dem Behälter l    zuführt,   erstreekt    sich in das GefÏ? 17, und zwa bis zu dessen Boden, wo es mit einem Siebeinlass 19 versehen ist. Ein zweites Rohr 20 führt vom obern Ende des HauptbehÏlters   1    in den obern Teil des Gefässes 17.

   Der Zufluss der   Regenerierflüssigkeit    zum Haupt-: behälter wird durch den Druckunterschied zwisehen dem obern Teil des Behälters   1    und der Regenerierzone bewirkt. In dem Masse wie dieser   Druckuntersehied    sich Ïndert,   ändert sich auch der Zufluss der    Regenerierflüssigkeit. Dieser Zufluss   wircl also auto-      matiseh    geregelt.



     Nachdem das Zeolithmaterial    in der zweiten Zone regeneriert ist, mu? es ausgewaschen werden, um die in ihm verbliebene Regenerierflüssigkeit zu entfernen. Das Auswaschen oder Ausspülen erfolgt in der dritten oder untersten Zone. Zu diesem Zwecke ist die Düse 8 im untern Teil mit mehreren seitlich mündenden Öffnungen 21 versehen, die das Wasser seitlich unterhalb einer Siebflache   22    ausströmen lassen. Diese Siebflache 22 bildet im   Behälter l    einen   Zwi-    sehenboden und trennt im äussersten untern Teil des Behälters einen von Zeolithmaterial freien Raum ab. Das seitlich aus den Offnungen 21 austretende Wasser steigt durch das Sieb 29 und die darüber befindliche Zeolithmasse, bis es einen Abflussauslass erreicht.

   Dabei wird das Zeolithmaterial durch das   aufwärtssteigende    Wasser ausgewaschen.



  Als Auslass für das   Spülwasser    kann der auch zur Abführung der erschöpften Regenerierflüssigkeit dienencle Auslass 15 Ver   wendung-finclen. Das aufwärtsströmende    Spülwasser trifft dann in der Hohe des durch die Siebfläche abgedeckten Auslasses 14 mit der   abwärtsströmenden Ablauge zusammen.   



   Der   Spülwasserzufluss    muss entsprechend der Strömung und dem Drucke des zu   behan-      delnden    Wassers selbsttätig geregelt werden, da Strömung und Druck des Rohwassers verÏnderlich sind. Bei der dargestellten Einrichtung ist zu diesem Zwecke die Leitung 16 f r die Ablauge bis zu einem Zylinder 23 geführt, der eine Einlassöffnung 24 und eine Auslassöffnung   25 besitzt.    Vor der Einlass öffnung 24 befindet sich ein schweres   Kugel-    ventil 26, dessen Kugel sich von unten nach oben auf die Ventilöffnung aufsetzt. Im Zylinder 23 ist ein Kolben 27 versehiebbar, dessen Stange 28 in einen zweiten Zylinder 29 ragt. Der Zylinder 29 ist an beiden Enden mit Offnungen versehen und im Durchmesser kleiner gehalten als der Zylinder 23.

   Im Zylinder 29 spielt ein Kolben   30,    der an der Kolbenstange 28 befestigt ist. Das   Zufüh-    rungsrohr 31 für das Rohwasser enthält einen Abschnitt   32,    der eine   doppelkegel-    förmige Einschnürung bildet. Von dem Ein  trittsende    des Rohrabschnittes 32 führt ein Rohr 33 zu dem obern Ende des Zylinders 29, während von der Einschnürungsstelle des Rohrabschnittes 32 ein zweites Rohr 34 zu dem untern Ende des Zylinders 29 führt.



  Wenn das Wasser in der Leitung 31 fliesst, ist der Druck im obern Teil des Zylinders 29 grösser als im untern Teil. Infolgedessen wird der Kolben 30 und clamit auch der Kolben   27    abwärts gedrängt.



   Bei der in der Zeichnung dargestellten Lage der Teile wird, sobald das Wasser in der Leitung 31 strömt, durch den auf den Kolben 30 wirkenden   Differentialdruckdie-    ser Kolben, sowie der Kolben 27 nach unten bewegt, bis ein Stift 35 des Kolben 27 auf die Kugel 26 trifft und sie nach unten   stosst.   



  Es kann dann das Abwasser durch die Einlassöffnung 24 nach oben strömen. Da die  Einla¯¯ffnung gr¯¯er ist als die   AuslaBöff-      nung    2, entsteht im Zylinder 23 unter dem Kolben 27 ein Druck, der den Kolben nach oben treibt. Die Ventilkugel 26 besteht aus Stahl oder einem andern   sehweren    Stoffe ; sie fÏllt deshalb, nachdem sie in der beschriebenen Weise beiseite gestossen ist, ab und entfernt sich so weit von der r durch sie    kontrollierten Ventilöffnung, dass sie diese    nicht unmittelbar nach dem Zurüekgehen des Stiftes 35 wieder schliesst. Über kurz oder lang hebt sich die Kugel 26 jedoch wieder und   sehliesst    dadureh die Eintritts¯ffnung.



  Sobald dies geschehen ist, h¯rt der Aufwärtsdruck auf den Kolben 27 auf. Infolgedessen treibt der abwärts gerie-htete Differential  druek im Zylinder    29 den Kolben 30 und damit auch den Kolben 27 nach und nach wieder abwärts, wobei das Wasser aus dem Zylinder 23 ausgetrieben wird, wenn es nicht   . chon schneller    als nötig ausfliessen sollte, nm die freie AbwÏrtsbewegung des Kolbens   27 zu gestatten.    Das Einlassventil wird dann in   der oben besehriebenen Weise geöffnet    und das Spiel beginnt von neuem. Die Ab  fiihrung    des Spülwassers findet also inter  mittierend    und unter automatischer Kontrolle statt.

   Es ergibt sich, dass sowohl der Zufluss der   Lauze,    wie auch des Spiilwassers durch die   selbsttätige Uberwachungseinrich-    tung kontrolliert wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH 1 : Verfahren zum kontinuierlichen Enthär- ten von Wasser, indem dasselbe durch eine Schicht von Zeolithmaterial geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, da¯ die kinetisehe Energie des strömenden Wassersdazube- nutzt wird. eine beständige Zirkulation des Zeolithmaterials durch eine Wasserenthär tungszone. eine Regenerierzone fiir das ersehöpfte Zeolithmaterial und eine Wasehzone f r das regenerierte Zeolithmaterial zu bewirken.

   PATENTANSPRUCH II : Apparat, zur Ausübung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, in welcher die kinetische Energie des strömenden Wassers dazu benutzt wird, eine wiederholte Zirkulation des Zeolithmaterials durch Teile des Apparates hervorzurufen, welche Teile so ausgerüstet sind, d, ass das zu enthärtende Wasser, die Regenerierflüssigkeit und das Waschwasser mit dem Zeolithmaterial in Berührung gebracht werden.

   UNTERANSPRUCHE : 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeolithmaterial, welches durch sein eigenes Gewicht von einem h¯her gelegenen Punkte zu einem tiefer gelegenen Punkte des Systems nie derfällt,durchdiekinetischeEnergiedes einstromenden harten Wassers wieder an den hoher gelegenen Punkt zurückbcfor- dert und in wiederholter Zirkulation ge halten wird.

   2. Verfahren nach Patentansprucli I, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliessen der mit dem ersch¯pften Zeolithmaterial in Be rührung stehenden Regenerierflüssigkeit verursacht wird durch den Drues des zu enthÏrtenden Wassers.

   3. Verfahren nach Patentanspruch 1 und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeicMnet, dass das Zeolithmaterial durch sein eigenes Gewicht durch die aufeinan- derfolgenden Zonen, nämlich durch die Enth-, rtungszone, die Regenerierzone und die Wasehzone einer Reaktionskammer niederfÏllt und durch und mit dem ein strömenden harten Wasser in die Ent hÏrtungszone zur ckbef¯rdert wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspr chen 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, da¯ das regenerierte Zeolith- material dadllrell gewaschen wird, dass es durch aufwärtssteigendes Wasehwasser niederfÏllt.

   5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprücllell 1 bis 5, dadurch gelienn- zeichnet, dass der Abfluss der verl) rauch ten Regenerierfliissigkeit, wie der des verbrauchten Waschwassers, automatisch und intermittierend durch den Druck des zu enthärtenden Wassers geregelt wird.

   6. Apparat nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass ein im wesentlichen vertikales Rohr vorgesehen ist, durch wel ches das Zeolithmaterial von der Wasch zone nach der EnthÏrtungszone zurückbe- fordert wird, wobei am untern Ende des genannten Rohres sich eine Einlassöff n-long befindet, in welche das harte Wasser unter Druck eintritt.

   7. Apparat nach Patentanspruch II und Un teranspruch 6, dadureh gekennzeichnet, dass ein BehÏlter vorgeschen ist, in wel chem das Zeolithmaterial zirkuliert, wel cher Behälter eine obere, mit einem Weiehwasserauslass versehene Wasserent- härtungszone, eine unter dieser Zone lie gencle, mit einem Einlass und einem Ans- laB für die Regenerierfl ssigkeit ver sehene Regenerierzone und eine untere, mit einem Einlass und einem Auslass für das Waschwasser versehene Waschzone besitzt, wobei die genannte Einla¯¯ffnung für das harte Wasser am untern Ende der vertikalen-Rohre eingebaut ist.

   8. Apparat nach Patentanspruch II und Un teransprüohen 6 und 7, gekennzeichnet durch einen Salzbehälter, welcher zwecks Zufuhr von Wasser mit der Wasserent härtungszone des Apparates und zur Ab gabe von Salzlösung mit der Regenerier zone des Apparates verbunden ist.

   9. Apparat nach Patentanspruch II und Un teransprüehen 6 bis 8, dadurch gekennzeich- net, dass der Auslass für die verbrauchte Regenerierflüssigkeit, sowie für das ver brauchte Waschwasser normal erweise durch ein unter dem Drucke der genannten Flüs sigkeit stehendes Ventil geschlossen ist, welches Ventil periodisch durch ein unter dem Drucke des zu enthärtenden Wassers bewegten Kolben ge¯ffnet wird.