Verfahren und Vorrichtung zur Entsäuerung, Enteisenung und Entmanganung von Gebrauchswasser Die mechanische Entsäuerung von Wässern, die viel überschüssige freie Kohlensäure ent halten, oder die Belüftung von Wässern, die infolge eines hohen Eisen- und Mangan- e, (rehaltes einer Sauerstoffzufuhr bedürfen, wurde bisher in der Regel durch eine feine Verteilung des Wassers in strömender, durch Exhauster bewegter Luft, durch Verdüsen, Verspritzen,
Verregnen oder Verrieseln vor genommen. Dieses Sprühverfahren wird so durchgeführt, dass das Wasser in Sprüh- türmün hoehgepumpt wird und dann über Kaskaden oder dergleichen herabrieselt, wobei es aus den züm Teil offenen, jalousieartig durehbroehenen Seitenwänden die erforder- lielie Luft aufnimmt. Diese Sprühverfahren benötigen verhältnismässig grosse Reaktions räume und veranlassen daher erhebliche Bau kosten.
Das Heben des Wassers auf<B>5</B> bis<B>10</B> m hohe Türme erfordert erheblichen Energie aufwand. Durch die aufwendigen Bauten ist eine gewisse Leistungskapazität bedingt. Da durch ist eine gewisse Starrheit gegeben, weil ein geringerer Wasserdurehsatz sofort eine erhebliche Unwirtschaftliehkeit des Ver fahrens zur Folge hat. Eine,elastisehe Anpas sung des Luft-Wasser-Verhältnisses an ver änderte Wasserqualitäten -und Reinheitsgrade ist nicht möglich. Die Besonderheit der ver wendeten Wässer führt aber zu unterschied lichen Ergebnissen. Während z.
B. zur Ent- säuerung eines Wassers und zur Erzielung eines pH-Wertes von<B>7,5</B> ein Wasse-r-Luft-Ver- hältnis von<B>1: 10</B> erforderlich ist, genügte bei einem andern Wasser ein Verhältnis von nur <B>1:</B> 4. Auch sind die Sprühanlagen wegen ihrer offenen Arbeitsweise empfindlich gegen Witterungsänderungen.
Ferner Lst, die in das Verfahren eintretende Luft, namentlich bei in Industriewerken liegenden Anlagen, in<B>hy-</B> gienischer Hinsicht nicht befriedigend, Die bei den Sprühverfahren notwendigen Isolierungen sind kostspielig, und die infolge der ständigen Durchfeuchtung eintretenden Gebäudeschäden, die unter Umständen bis zur Gefährdung der Standfestigkeit gehen können, sind sehr nachteilig.
Es wurde nun gefunden, dass man die Ent- säuerung, Enteisenung und Entmanganung von Gebrauchswasser durch in das Wasser eingeblasene Luft vorteilhaft so durchführt, dass das Wasser dazu gebracht wird, in steti gem Strom über eine Anzahl in der Strö- inungsriehtung hintereinander angeordnete, porige Luftverteilvorrichtungen zu fliessen, durch welche dem Wasser Luft in Form feiner Blasen zugeführt wird,
wobei die Höhe des Wasserstromes über den Luftverteilvor- richtungen so niedrig gehalten wird, dass die Luftblasen keine, Gelegenheit finden, sieh in nennenswertem Ausmass zu grösseren Blasen zu vereinigen.
Dies kann zweckmässig dadurch erfolgen, dass mindestens ein Behälter von dem zu behandelnden Wasser kontinuierlich durchstHmt wird und durch im Behälter an geordnete l'ilt.era"-"12"regate die, Luft in feinster Verteilung in das Wasser eingepresst wird, wobei von Rühr-, Umwälz- und Durehwirbe- lungsvorrichtungen zweckmässig Abstand ge nommen wird. Die Feinbelüftung kann sieh den vorhandenen Verhältnissen vollkommen anpassen.
Zweckmässig ist #dureh jeweilige Untersuehung des Roh- und Reinwassers auf freie Kohlensäure die günstigste Porenweite der Luftverteilungskörper, dieFliessgesehwin- digkeit des kontinuierlichen Wasserstromes, die günstigste Wasserhöhe sowie die erfor- derliehe Luftmenge zu ermitteln und der optimale Entsäuerungseffekt festzustellen.
Bei der Entfernung von Eisen und Man gan muss das Wasser anschliessend an die Be lüftung filtriert werden, um die gebildeten Niederschläge wieder zu entfernen.
Es besteht bei der beschriebenen Arbeits weise auch die Möglichkeit, die filtrierte und gegebenenfalls sterilisierte Luft in abgedeck ten Behältern in das Wasser einzuleiten. Man kann z. B. auch ein keimtötendes Gas, z. B. Ozon, in den letzten Belüftungsaggregaten beimisehen. Wichtig ist die Aufrechterlial- tung,der feinen Verteilung der Bläschen. Es muss verhindert werden, dass die feinen Bläs- ehen wieder zu grossen Blasen zusammen treten.
Das kann man dadurch erreichen, dass die Behälter na-eh oben koniseh erweitert wer den, so dass die Bläschen nicht durch An stossen an Gefässwänden zu grossen Blasen zusammengeschlossen werden.
Man hält des halb vorteilhaft die Reaktionsgefässe niö"-- liehst frei von Einbauten, insbesondere auch von Rühr-, Umwälz;- und Durchwirbelungs- vorrichtungen. Auch die Höhe des kontinuier lich die Behälter durehfliessenden Flüssi.-. keitsstromes wird möglichst beschränkt, um den Gasblasen nicht die Möglichkeit zur Wie- dervereinighng zu -eben.
Man kann die Ver einigung der kleinen Gasblasen zu grösseren auch dadurch verhindern, dass man den Luft strom kurzzeitic in remelmässigen _Abständen unterbricht, was z. B. unter voller Wahrung der Kontinuität durch pulsierendes Ein pressen der Luft erreicht werden kann. Es ist aber immer eine möglichst lange Berüh rungszeit des Gases mit der Flüssigkeit wün- sehenswert, was dureh entsprechende Füh rung des Flüssigkeitsstromes unter Aufrecht- #erhaltung der vorher erwähnten Massnahmen, erreicht werden kann.
Es hat sieh auch gezeigt, dass die Wir kung in manchen Fällen eine bessere bzw. schlechtere war, wenn in der Flüssigkeit ge wisse Verunreinigungen<B>-</B> auch in sehr kleinen Mengen<B>-</B> vorhanden wa-ren, die die Oberfläehenspannung beeinflussen.
Da diese Verunreiniguneen oft nicht, entfernt werden können, kann durch Zusatz von geringen Men-en von Benetzungsmitteln bzw. deren Gegenmitteln die Oberflächenspannung der Flüssigkeit so beeinflusst werden, dass das Optimum der Wirkung erreicht wird. Die Netzmittel, wie a-lkylierte Naphthalinsiilfo- saure, z.
B. Nekal (eingetragene Marke), bewirken #dureh die Herabsetzung der Ober- fläehen,-,pannung der Flüssigkeit eine Auf spaltung in feinste Tröpfchen. Eine zu starke Wirkung, die z. B. zu einer unvorteilhaften Sehaumbildung führen l-#,önnte, kann durch entsprechende Dosierung bzw. durch Zugabe von Antisehaummitteln, z. B. höhere Alko hole, vermieden werden.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele einer Vorriehtung zur 'Durch führung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt.
In der einfachsten Ausführung braucht man zur Du#rehfühi-ting des Verfahrens nur einen flachen Kasten, auf dessen Boden kera mische Filter, durch welche, die Luft einge- presst wird, aufliegen und den das Wasser der Länge nach #dlirehströmt. Es hat sich aber ge- zeigt, dass hier der Luftverbrauch verhältnis mässig hoch ist und eine genügende Ent- karbonisierung schlecht erreicht werden kann.
Eine bessere Wirkung wird erzielt, wenn in den Kasten Einbauten (Schikanen) derart er folgen, dass über jedem Filter ein nach oben weiter werdender Raum entsteht, in dem die Luftperlen frei nach oben strömen können und durch den das Wasser zwangläufig ge führt wird.
In der Fig. <B>1</B> bedeutet<B>1</B> den Kasten, der init einem Zulauf 2 und einem Ablauf<B>3</B> ver sehen ist. Beidesind naüh Art eines Gerinnes gehalten, so dass das Wasser auf der ganzen Breite gleichmässig einströmt.
In Fig. 2 sind 4 die Filter aus kerami- sehem Material, gefrittetem Glas oder der gleichen.<B>5</B> sind Trennwände (Sehikanen), die über die Wasseroberfliiehe hinausgehen und dem Wasser nur unten eine Durehfluss- mögliehkeit lassen. Im Gegensatz hierzu sind <B>6,</B> Schikanen, die unten mit dem Boden ver bunden sind und dem Wasser nur oben eine Durehflussmögliehkeit lassen.
Durch diese Anordnung ist das Wasser gezwungen, wie in der Zeichnung durch die Pfeile angedeutet ist, jeweils direkt über die Filter hinwe,- zuströmen, wobei es mit der aus dem Filter ausströmenden Luft intensiv in Berührung kommt und seine Kohlensäure abgibt. Die Filter können auch schräg, parallel der Wasserströmung, gestellt werden, wie Filter 4a in Fig. 2.
Weitere apparative. DUrehfüh- rungsformender Stromführung zeigen Fig. 3a bis<B>3d,</B> wobei Gleichstrom, Gegenstrom, Quer strom oder Kombination dieser<B>je</B> nach Ver- sehiedenheit des Ausgangsmaterials und nach gewünschtem Endzustand angewandt werden können.
Fig. <B>3c</B> und 3d sind zum Unter- sehied vonden Vertikalsehnitte darstellenden Fig. 3a und <B>3b</B> Draufsichten und veransehau- liehen beide das Einpressen von Luft im Querstrom zum Flüssigkeitsstrom.
Durch Ziffer 4 werden die am Boden befindlichen Filterkörper dargestellt. Na-eh Fig. <B>3d</B> läuft das Wasser ohne Umlenkung durch den ge samten Belüftungsapparat, während nach 3c jeweils an den Seiten eine Umlenkung des gesamten Flüssigkeitsstromes vermittels der in den Apparat eingestellten Querbleche er folgt.
In Apparaturender vorbeschriebenen Art war es möglich, ein Wasser von<B>25</B> mg freier Kohlensäure im Liter mitetwa der vierfachen Menge Luft von geringer Pressung auf<B>8</B> mg freier Kohlensäure im Liter herunterzubrin gen, wobei der Apparat für die Verarbeitung von<B>100</B> m3<B>je</B> Stunde kein grösseres Fassungs vermögen als 1-2 m3 zu haben braucht.
In den bisher üblichen Apparaturen zur Ent- karbonisierung von Wasser muss beispiels weise der Belüftungsraum für diese Men( gen 400 m,3 betragen, und ausserdem müssen <B>1.00</B> ins Wasser zusätzlich<B>5-10</B> in hoch ge drückt werden, Der Bedarf an elektrischer Energie kann durch das Verfahren gemäss Erfindung auf<B>1/3</B> bis 1/4 der bisher erfor- ,derlichen Mengen herabgedrückt werden.
Die Belüftung des Wassers ist bei dein Verfahren gemäss Erfindung so intensiv, dass nieht nur die überschüssige freie Kohlen säure, sondern auch die sogenannte zugehö rige freie Kohlensäure beseitigt werden kann, wobei das Kalk-Kohl#ensäure-C"leieligewicht gestört wird, und es dadurch zu Kalkausschei dungen kommt. Bei karbonatharten Wässern kann dadurch in wirtschaftlich tragbarer Weise eine Teilenthärtung (Entkarbonisie- rung) erreicht werden. Das kann z. B. bei der Entkarbonisierung von Brauwässern von Bedeutung sein.
Das Verfahren gemäss Anmeldung ist also sehr variationsfähig und auch für kleine, An lagen geeignet. Eine leichte Steigerungsmög lichkeit der Leistung und einfaebss Erweite- rungsmögliehkeiten. gestatten die Anpassung an verschiedenartigste Verhältnisse.
Während bei den Sprühverfahren nur in den seltensten Fällen eine völlige Entsäue- rung des Wassers erreicht wird und dadurch meist noch eine chemische Nachentsäuerung -erforderlich ist, kann mit den neuen Ver fahren die aggressive Kohlensäure stets rest <B>los</B> beseitigt werd.941 In hygienischer Hinsicht besonders vor teilhaft ist es, wenn die Behandlung des Wassers in einem abgedeckten (gesehlosse- nen) Behälter erfolgt und die eingeführte Luft gereinigt und auch nötigenfalls entkeimt wird. Auch können dadurch Störungen durch starken Frost vermieden werden.
Als wirt- sehaftlicher Vorteil ist noch einmal hervor zuheben, dass das Wasser nicht gehoben wer den muss und gegenüber den Sprühverfahren ,ein wesentlich geringer Energiebedarf erfor- derlieh ist. <I>Beispiel</I> Ein weiches Wasser mit einer Karbonat- härte von<B>2,90,</B> die z.
T. aus Magnesiumhärte besteht, und einem pH-Wert von<B>6,2,</B> wurde durch eine<B>3</B> Minuten währende Belüftung gemäss Erfindung bis auf einen Grehalt von <B>5</B> mg/Liter Kohlensäure bzw. einen pH-Wert von<B>7,5</B> entsäuert.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungs form des Verfahrens besteht darin, dass man das zu entsäuernde Wasser mit einer ent- kohlensäuerten Luft (vermittels Natronkalk- filter oder gebrannten Kalks oder derglei- ehen) behandelt.
Es gelingt dann, aus dem genannten Wasser, das nach bisherigen Ar beitsweisen überhaupt nicht in befriedigender Weise entsäuert werden konnte, innerhalb<B>3</B> Minuten Behandlungsdauer die freie Kohlen säure vollständig zu entfernen und einen pH- Wert von<B>8</B> zu erreichen.