Verfahren zur Entkarbonisierung von Wasser mittels Kalkmilch und Reaktor zur Durchführung dieses Verfahrens Wirken zwei Chemikalien in der Ruhe auf einader ein, so dauert die chemische Reaktion im allgemeinen sehr lange. Zu deren Beschleu nigung können die Stoffe gleichzeitig mitein ander gemischt, das heisst es kann eine soge nannte Mischreaktion vorgenommen werden, wodurch sich beispielsweise bei der Wasserauf bereitung mit Kalkmilch ein kristallinischer Niederschlag - Kalziumkarbonat - bildet.
Enthält die Einrichtung, der diese Mi schung zugeführt wird, keine weiteren Mittel zur Beschleunigung der Reaktion, so wird die Fällungsreaktion während des Durch strömens der gemischten Flüssigkeiten durch den Reaktor eintreten. Diese Fällungsreak- tion stellt nicht nur ein Ausfallen des kri- stallinisehen Niederschlages dar, vielmehr wirkt dieser Niederschlag, während er nach unten absinkt, immer noch auf die aufströ- mende Mischung ein.
Es ist bekannt, dass durch sogenannte Kon taktstoffe chemische Reaktionen beschleunigt werden können, indem man Anlagerungskeime sich bilden lässt, aus denen sich eine Kontakt masse bilden kann.
Es ist. nun bekannt, für solche Reaktionen konische Gefässe mit unterschiedlicher Weite mit oder ohne vorherige Beschickung mit Kon taktmasse zu verwenden, doch hat sich gezeigt, dass bei dieser Anordnung - zum Teil be dingt durch die unterschiedlichen Durchströ- mungsgeschwindigkeiten - nicht nur die Mi schung der Lösungen unvollständig ist, son dern auch die Reaktionen der Fällung und Ankristallisation nicht bis zu dem erreichbaren Gleichgewichtszustand verlaufen. Darüber hinaus fällt bei den Behältern bekannter Aus führung die Kontaktmasse vielfach in sich zusammen und bewirkt dadurch Betriebsunter brechungen, zu deren Beseitigung entweder grössere Mengen von Kontaktmasse abgelassen oder besondere Massnahmen ergriffen werden müssen.
Die Erfindung hat zum Ziel, Bedingungen zu schaffen, durch die erreicht wird, dass die Kontaktmasse schwebend gehalten, von gut gemischten Lösungen mit gleichförmiger Ge schwindigkeit durchströmt wird und am Ende der Reaktion bei verringerter Geschwindig keit sich von den Lösungen trennt. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Ent- karbonisierung von Wasser mittels Kalkmilch, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gemisch aus dem zu entkarbonisierenden Wasser und der Kalkmilch durch ein zylindrisches Gefäss von unten nach oben fliessen lässt, wobei eine in der Schwebe befindliche, im wesentlichen aus Kalziumkarbonat bestehende Kontakt masse gebildet wird.
Das aufzubereitende Rohwasser und die zu seiner Aufbereitung bedingte Kalkmilch werden dabei zweckmässig in zwei konzentri schen Rohren mit mindestens annähernd senk recht gegen den Gefässboden gerichteter Mün dung als Lösungsgemisch in das zylindrische Gefäss eingeführt.
Der ebenfalls Gegenstand der Erfindung bildende Reaktor zur Ausübung dieses Ver fahrens kennzeichnet sich durch ein zylindri sches Gefäss, das nach oben in eine erweiterte Kammer übergeht und in dessen unterem Teil mindestens ein Einführungsrohr für die Reaktionskomponenten mit mindestens an nähernd senkrecht gegen den Gefässboden ge richteter Mündung angeordnet ist.
Durch die hierdurch bedingte Umkehrung der Strö mungsrichtung tritt eine Aufwirbelung der Kontaktmasse und bei gleichmässiger Durch strömung des Gefässes mit der nunmehr schwe benden Kontaktmasse die erwünschte Reaktion bzw. Ankristallisation ein, das heisst aus dem gegen den Boden des Behälters geschleu derten und anschliessend sich durch die Kör nermasse bewegenden Lösungsgemisch wird im untern Teil des zylindrischen Gefässes vor wiegend Kalziumkarbonat gebildet, das sich beim Vorbeiströmen an der in der Schwebe befindlichen Körnermasse anlagert und diese dadurch ständig vergrössert;
nicht angelagerte Reaktionsprodukte sinken im obern erweiter ten Gefäss bei herabgesetzter Strömungsge schwindigkeit zurück und werden zu neuen Anlagerungskeimen, die, sich im Gegenstrom zu dem neu eintretenden Lösungsgemisch be wegend, in der Schwebe bleiben und neue Keime von Reaktionsprodukten anlagern, dadurch wachsen und so lange im zylindri schen Gefäss verbleiben, bis sie unerwünscht. gross geworden sind und abgezogen werden.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbei spiel ein erfindungsgemässer Reaktor zur Auf bereitung von Wasser mittels Kalkmilch im Längsschnitt schematisch dargestellt.
Er besteht im wesentlichen aus einem zylin drischen Gefäss a, an welches sich oben über einen Konus g eine erweiterte Kammer an schliesst. Die Einleitung des aufzubereitenden Rohwassers und der Kalkmilch erfolgt zen tral durch die an ihrem Ende konzentrischen Rohre c in senkrechter Richtung gegen den Gefässboden, wobei durch das innere Rohr die Kalkmilch und durch das äussere, dickere Rohr das Rohwasser zugeführt wird. Zur Überprü fung der Kontaktmasse (Mindest- sowie Höchstmenge) sind zwei auf verschiedener Höhe befindliche Begrenzungsstutzen d vor gesehen; zum Ablassen der Kontaktmasse be findet sich bei e ein Stutzen.
Das Befahren des Gefässes kann durch zwei Mannlöcher f er folgen; in der erweiterten Kammer ist ein Ab flusstrichter h zur Abführung des ausreagier- tenWassers und an ihrem höchsten Punkt ein Entlüftungsstutzen i angeordnet. Im unter sten Teil des Gefässes a sind zwei tangentiale Hilfseinführungen b vorgesehen, um zum An fahren des Reaktors die Kontaktmasse in den Schwebezustand zu bringen, falls sie sich nach längerer Betriebspause festgesetzt haben sollte.
Beim Anfahren der Anlage ohne Kontakt stoffe vollzieht sich im untern Teil des zylin drischen Reaktors bei einer Aufström- geschwindigkeit von etwa. 15-20 m-'/m2h die Reaktion, wobei sich das entstehende Kalzium karbonat in kriställinischer Form nieder schlägt. Im weiteren Verlauf des Anfahrens dienen diese neu gebildeten Kalziumkarbonat- Kristalle als Anlagerungskeime, so dass sich bei vorsichtigem Anfahren die Kontaktmasse sel ber bildet.
Das Anfahren kann beschleunigt werden dadurch, dass man in den Reaktionsbehälter Sand einführt. Dieser Sand fördert die schnelle Bildung der Kontaktmasse.
Die optimale Grenze für die Höhe des Kontaktbettes wird überschritten, wenn das Kornvolumen den obern Begrenzungsstutzen erreicht oder die Korndicke 3---1 mm über schreitet. In beiden Fällen wird durch Ab lassen der dicken Körner bzw. eines entspre chenden Volumens der Kontaktmasse die Grenze eingehalten.
Geht man beim Anfahren ohne Kontakt masse nicht sorgfältig vor, so erhält man bei der Entkarbonisierung des Wassers eine er höhte Restkarbonathärte und zusätzlich ein stärker getrübtes (nicht. angelagerte Kalzium karbonat-Kristalle) abfliessendes Wasser, wo durch entsprechende Nachreaktionen in den naehgesehalteten Kiesfiltern eintreten.
Beim Anfahren nach längerem Stillstand wird durch die zwei tangentialen Hilfseinfüh rungen b Rohwasser eingeführt, um die Kon taktmasse zum Schweben zu bringen.
Es tritt also durch innige Mischung des Rohwassers mit der Kalkmilch, die sowohl durch die, Anordnung der Zuführungsrohre c als auch durch ihre Richtung gegen den ge wölbten Boden und die dadurch bedingte Strömungsumlenkung gefördert wird, eine Fällun\-,sreaktion ein, welche zur Bildung einer Kontaktmasse führt, worauf durch diese sich selbst bildende Kontaktmasse die Fäl- lungsreaktion beschleunigt wird und wobei darauf geachtet werden muss, da.ss die Menge der Kontaktmasse optimale Grenzen nicht über- bzw. unterschreitet.
Es hat sich ergeben, dass es zweckmässig ist, den Reaktor beispielsweise durch die Wahl des Querschnittsverhältnisses vom Roh wassereintrittsrohr zum Reaktor, so zu gestal ten und den Betrieb so zu führen, dass die Geschwindigkeiten, mit der die flüssigen Re aktionskomponenten an der sich selbst bil denden Kontaktmasse vorbeiströmen, unab hängig von der Belastung konstant bleiben. Dieses wird dadurch erreicht, dass der Reaktor so ausgelegt wird, dass bei Normalbelastung die Strömungsgeschwindigkeit z. B. 100 bis 125 m/h beträgt. Die an den vorhandenen Kei men bzw. Reaktionskernen, z. B.
Sand oder Kalziumkarbonat-Kristalle, ständig neu sich bildende Kontaktmasse wird bei dieser Ge schwindigkeit in einem bestimmten Schwebe zustand gehalten und nimmt einen gewissen Raum ein. Wird jetzt die Belastung des Reaktors vergrössert, dann steigt die Geschwin digkeit des eintretenden Lösungsgemisches; dadurch wird der bisherige Schwebezustand der Kontaktmasse verändert, so dass sie über einen grösseren Raum verteilt wird; damit bleibt die Geschwindigkeit, mit der die flüs sigen Reaktionskomponenten an der sich selbst bildenden Kontaktmasse v orbeiströmen, unab- hängig von der Belastung praktisch konstant, da die Durchströmzeit durch den Kontakt massenraum die gleiche bleibt.
Erst nach Beendigung der Einwirkung erfolgt in dem er weiterten obern Teil des zylindrischen Gefässes bei herabgesetzter Durchströmungsgeschwin- digkeit der Lösungen deren Trennung von der nunmehr entbehrlichen Kontaktmasse.
Die besonderen Vorteile des beschriebenen Verfahrens bestehen darin, dass mit einfachen Mitteln und unter geringstem Aufwand an Reaktionsstoffen ein Schnellreaktor geschaffen wird, der sowohl eine schnelle und weitgehende Ausreaktion bzw. Ankristallisation als auch eine stetige Betriebsführung gewährleistet.