CH519930A - Verfahren und Einrichtung zum Herstellen und anschliessenden Zuführen einer Lösung - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Einrichtung zum Herstellen und anschliessenden Zuführen einer Lösung
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen einer Lösung eines Festkörpers in einem Lösungsmittel und anschliessendem Zuführen zu einem Verbraucher.



   Beim Herstellen und anschliessenden Zuführen einer Lösung verwendet man gewöhnlich je einen Vorratsbehälter für Lösungsmittel und den zu lösenden Festkörper sowie ein Lösegefäss. Letzteres wird nur während der eigentlichen Betriebsdauer benötigt und erlaubt nur einen chargenweisen Betrieb. Die Bedienung stellt verhältnismässig grosse Anforderungen an die Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals, damit Pannen vermieden werden. Nicht zuletzt erfordert das Lösegefäss zusätzliche Sicherungen und verursacht unnötige Investitions-, Installations- und Unterhaltskosten.



  In Betrieben mit beengten Raumverhältnissen spielt auch der Raumbedarf des Lösegefässes eine Rolle.



   Der Erfindung liegt das Bestreben zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen und anschliessenden Zuführen einer Lösung zu schaffen, bei der das Lösegefäss entfällt.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel einem den Festkörper enthaltenden Vorratsbehälter zugeführt wird, so dass im Behälter eine Säule der Lösung des Festkörpers im Lösungsmittel gebildet wird und dass eine volumenmässig der Menge des zugeführten   Lösungsmittels    entsprechende Menge der Lösung von einer vorgewählten Höhe der Säule aus zum Verbraucher abgeführt wird.



   Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter einen nach unten verjüngten Unterteil aufweist und dass eine Zuflussleitung für das Lösungsmittel mindestens angenähert an der tiefsten Stelle des Unterteils in den Vorratsbehälter mündet, wogegen das Abführen der Lösung zum Verbraucher mittels einer Abflussleitung erfolgt, die oberhalb der Mündung der Zuflussleitung in den Vorratsbehälter mündet.



   Im folgenden wird als Beispiel eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung näher erläutert.



   Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Einrichtung zum Herstellen und anschliessenden Zuführen einer Lösung weist einen senkrechtstehenden siloartigen Vorratsbehälter 1 mit einem Unterteil 2 in Form eines auf der Spitze stehenden Kegelmantels auf. Im Innern des Unterteils 2 ist in waagrechter Stellung ein Stützrost 3 angeordnet, auf dem sich die Füllsäule 4 des zu lösenden Festkörpers abstützt. Der Unterteil 2 weist an seiner tiefsten Stelle eine Einlassöffnung auf. An diese Öffnung ist eine Spülleitung 5 mit einem Spülventil 6 angeschlossen, von der eine Zuflussleitung 7 mit einem Regelventil 8 abzweigt, die den Vorratsbehälter 1 für den Festkörper strömungsmässig mit einem nicht dargestellten Lösungsmitteltank verbindet.

  Der zwischen dieser Abzweigungsstelle und der Bodenöffnung liegende Abschnitt der Spülleitung dient also sowohl zum Zuführen von Lösungsmittel als auch zum Spülen, so dass die Bodenöffnung sowohl die Einmündungsstelle der Spülleitung als auch die Einmündungsstelle der Zuflussleitung darstellt.



   Oberhalb dieser gemeinsamen Einmündungsstelle ist in der Wand des Unterteils 2 eine Entnahmeöffnung vorgesehen; von dieser führt eine Abflussleitung 10 für die Lösung über eine Fördervorrichtung 11, wie z.B. eine Förderpumpe, sowie eine Mess- und Steuervorrichtung 12 zum nicht dargestellten Verbraucher. Die Mess- und Steuervorrichtung 12 kann beispielsweise als   Durchlaufkolorimeter    mit Grenzwertkontakt und Relaisverstärker ausgebildet sein, wenn das Absorptionsvermögen der Lösung für elektromagnetische Strahlung grösser ist als das des Lösungsmittels. Von der Vorrichtung 12 führt eine Steuerleitung 14 zur Betätigungsvorrichtung des Regelventils 8.



   An die Entnahmeöffnung ist ferner ein senkrecht angeordnetes Standrohr 16 flüssigkeitsdicht so angeschlossen, dass es die sich in das Innere des Vorratsbehälters 1 erstreckende Verlängerung der Abflussleitung 10 darstellt. Die Mündung des Standrohrs 16 liegt in einer Höhe H, die oberhalb der gemeinsamen Einmündungsstelle von Spülleitung 5 und Zuflussleitung 7 und im dargestellten Ausführungsbeispiel auch oberhalb des Stützrostes 3 liegt.



   Die Wirkungsweise ist folgende:
Nach dem Schliessen des Spülventils 6 fliesst beim Öffnen des Regelventils 8 Lösungsmittel aus dem nicht dargestellten   Lösungsmitteltank über die Zuflussleitung 7 durch den Bodeneinlass in den Vorratsbehälter 1. Das Lösungsmittel steigt im Unterteil 2 bis dicht oberhalb der Höhe H. Da letztere oberhalb des Stützrostes 3 liegt, löst das Lösungsmittel Festkörpermengen aus den unteren Teilen der Füllsäule auf, wodurch eine aus einer Lösung des Festkörpers im Lösungsmittel bestehende Flüssigkeitssäule entsteht. Die Höhe H gibt die Höhe dieser Säule an, von der fortgesetzt oder in zeitlichen Abständen eine der Zuflussgeschwindigkeit des Lösungsmittels entsprechende Menge der Lösung abgenommen und über Standrohr 16 und Abflussleitung 10 dem nicht dargestellten Verbraucher zugeführt werden kann.

  Wenn die Abflussgeschwindigkeit der Lösung kleiner ist als die Zuflussgeschwindigkeit des Lösungsmittels, ist die Höhe der Flüssigkeitssäule im Vorratsbehälter 1 stationär. Die Höhe der Füllsäule des Festkörpers nimmt nach Massgabe der Zuflussgeschwindigkeit des Lösungsmittels, dessen Verweilzeit im Vorratsbehälter 1 und der Lösungsgeschwindigkeit des betreffenden Festkörpers im gewählten Lösungsmittel bei der vorgesehenen Temperatur allmählich ab.



   In die Abflussleitung 10 ist in der dargestellten Ausführungsform eine Fördervorrichtung 11 eingeschaltet, wie z. B.



  eine Förderpumpe, um die Lösung dem Verbraucher zuzuführen. Die in der Abflussleitung 10 liegende Mess- und Steuervorrichtung 12 dient dazu, um den Lösungsmittelzufluss nach Massgabe der zu lösenden Betriebsaufgabe zu steuern. Diese kann beispielsweise mit einem unteren Grenzwert-Kontakt ausgerüstet sein, um ber Erschöpfung der Füllkörpersäule oder Verstopfung einer Leitung das Regelventil 8 zu schliessen und optischen oder akustischen Alarm auszulösen. Sie kann aber auch zusätzlich die Funktion einer Überlaufsicherung für den Vorratsbehälter 1 übernehmen oder mit einem Summier-Schaltkreis ausgerüstet sein, der nach dem Abfluss einer vorgewählten Menge des kolorimetrisch festgestellten gelösten Festkörper oder der durchgeflossenen Lösung das Regelventil 8 schliesst. Die Funktion der Spülleitung 5 benötigt keine nähere Erläuterung.

  Um Fehlbedienungen auszuschliessen, ist zu empfehlen, Spülventil 6 und Regelventil 8 mechanisch oder elektrisch wechselseitig zu verriegeln. Ebenso kann durch Verriegelung dafür gesorgt werden, dass das Regelventil 8 erst nach der Inbetriebsetzung von Fördervorrichtung 11 und bzw. oder Mess- und Steuervorrichtung 12 geöffnet werden kann.



   Die Betätigung des Regelventils 8 kann selbstverständlich auch durch eine externe Steuerung, wie z.B. durch einen Füllstandmesser, oder von Hand erfolgen, wobei die Messund Steuerungsvorrichtung 12 überbrückt wird oder ganz entfällt. Ferner kann das Fördern der abfliessenden Lösung anstatt durch Überdruck durch Unterdruck erfolgen, der auch an den Verbraucher anstatt an die Abflussleitung 10 angelegt werden kann. Falls der Verbraucher, wie in der dargestellten Ausführungsform, unterhalb des Vorratsbehälters 1 angeordnet ist, kann die Fördervorrichtung 11 ganz entfallen, da dann der Abfluss unter der Schwerkraft der Lösung erfolgt. Das Standrohr kann höhenverstellbar ausgeführt sein; es muss zur Beseitigung von Verkrustungen leicht ausgewechselt werden können.

  Es steht nichts im Wege, das Verfahren auch bei anderen Drücken als Atmosphärendruck und bei von der Umgebungstemperatur abweichenden Temperaturen durchzuführen.



   In der dargestellten Ausführungsform liegt die Mündung des Standrohrs oberhalb des Stützrostes. Diese Anordnung eignet sich besonders zur Herstellung konzentrierter Lösungen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die dritte Reinigungsstufe von Kläranlagen. Als Festkörper werden vorzugsweise mit Phosphaten einen schwerlöslichen Niederschlag bildende Verbindungen, wie z.B. Aluminiumsulfat, und als Lösungsmittel Wasser verwendet.



   Die beschriebene Ausführungsform weist den grossen Vorteil auf, dass die Investitions-, Installations- und Unterhaltungskosten für einen separaten Lösungsbehälter entfallen.



  Unter beengten räumlichen Verhältnissen spielt auch die dadurch erzielte Raumersparnis eine Rolle.



   Schliesslich ist der Vorteil zu erwähnen, dass die beschriebene Ausführungsform den gesamten Arbeitsaufwand beim Herstellen und anschliessenden Zuführen einer Lösung erheblich verringert. Gleichzeitig wird das Leitungssystem vereinfacht und die Anzahl der Fehlerquellen verringert, so dass eine hohe Betriebssicherheit erzielbar ist. Letztere lässt sich durch die Mess- und Steuervorrichtung sowie durch die beschriebenen Verriegelungen noch weiter erhöhen.

 

   Verfahrensbeispiel
Ein siloartiger Vorratsbehälter von 1,3 m Durchmesser und 2,5 m3 Volumen mit einem 30 cm über dem tiefsten Punkt angebrachten Stützrost wurde von oben zuerst mit Aluminiumsulfat   (AhOs-G eh alt    17   Ns)    gefüllt. Die Mündung des Standrohrs lag 35 cm oberhalb des Stützrostes. Durch die Zuflussleitung wurde darauf nach Öffnen des Regelventils eine konstante Menge von 200 ml Wasser/Minute zugeführt.



  Die Konzentration der mit der gleichen Geschwindigkeit abfliessenden Lösung lag zwischen 44 und 46%. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   I. Verfahren zum Herstellen einer Lösung eines Festkörpers in einem Lösungsmittel und anschliessendes Zuführen zu einem Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel einem den Festkörper (4) enthaltenden Vorratsbehälters (1) zugeführt wird, so dass im Behälter (1) eine Säule der Lösung des Festkörpers im Lösungsmittel gebildet wird und dass eine volumenmässig der Menge des zugeführten Lösungsmittels entsprechende Menge der Lösung von einer vorgewählten Höhe der Säule aus zum Verbraucher abgeführt wird.

   II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (1) einen nach unten verjüngten Unterteil (2) aufweist und dass eine Zuflussleitung (7) für das Lösungsmittel mindestens angenähert an der tiefsten Stelle des Unterteils (2) in den Vorratsbehälter (1) mündet, wogegen das Abführen der Lösung zum Verbraucher mittels einer Abflussleitung (10) erfolgt, die oberhalb der Mündung der Zuflussleitung (7) in den Vorratsbehälter (1) mündet.

   III. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I, für die dritte Reinigungsstufe in Kläranlagen.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration oder der Durchfluss der Lösung vor deren Eintritt in den Verbraucher gemessen wird und dass die Messwerte zur selbsttätigen Regelung des Zuflusses des Lösungsmittels benutzt werden.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine mindestens angenähert gesättigte Lösung hergestellt wird.

   3. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (1) ein senkrecht stehender Silobehälter mit einem waagrecht in seinem Innern angeordneten Stützrost (3) ist, auf dem sich der Festkörper abstützt.

   4. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuflussleitung (7) für das Lösungsmittel an eine Einlassöffnung in der Behälterwand angeschlossen ist, wogegen die Abflussleitung (10) an eine Auslassöffnung in der Behälterwand angeschlossen ist.

   5. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Behälters ein Standrohr (16) die Verlängerung der Abflussleitung bildet, dessen Mündung in der vorgewählten Höhe (H) der Säule liegt.

   6. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass für den Behälter (1) eine Spülleitung (5) mit einem Spülventil (6) vorgesehen ist, dass die Zuführleitung (7) ein Regelventil (8) aufweist und dass sie an der tiefsten Stelle des Vorratsbehälters (1) oder an die Spülleitung (5) angeschlossen ist.

   7. Einrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Regelventil (8) und Spülventil (6) wechselseitig miteinander verriegelt sind.

   8. Einrichtung nach Patentanspruch II zur Durchführung des Verfahrens nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflussleitung (10) innerhalb der Festkörperschicht in den Vorratsbehälter (1) mündet.

   9. Anwendung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel Wasser und der Festkörper eine mit Phosphaten einen schwerlöslichen Niederschlag bildende Verbindung ist.