CH667866A5 - A method and apparatus for treating water. - Google Patents

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Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten, insbesondere Entgasen von Wasser gemäss den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 sowie 9 und 10. The invention relates to a method and a device for preparing, in particular, degassing of water according to the preambles of claims 1 and 2 as well as 9 and 10. FIG.

In vielen Industriezweigen, insbesondere in der pharmazeutischen Produktion und der Mikro-Elektronik, werden grosse Mengen extrem reinen Wassers benötigt. In many industries, especially in the pharmaceutical production and micro-electronics, large quantities of extremely pure water is required. Die Qualitätsanforderungen dieses Wassers sind in verschiedenen Standards festgehalten. The quality requirements of this water are recorded in different standards. Für das in der pharmazeutischen Industrie gebräuchliche sogenannte «Aqua Purificata» ist beispielsweise eine spezifische elektrische Restleitfähigkeit von unter 10 |iS /cm vorgeschrieben, was in der Praxis bedeutet, dass das Wasser extrem entmineralisiert und entgast sein muss. For common in the pharmaceutical industry called "Purified Water" a specific electrical residual conductivity of less than 10, for example, | iS / cm prescribed, which means in practice that the water extremely demineralized and degassed must be.

Die Erzeugung solchen Wassers kann auf verschiedene Weise erfolgen. The generation of such water can be done in several ways. Bei den in der Praxis benötigten grossen Mengen fallen allerdings wirtschaftliche Überlegungen stark ins Gewicht. The needed in practice large quantities, however, economic considerations fall significant.

Eine bekannte Wasseraufbereitungsmethode ist beispielsweise in der DE-A-3 243 817 beschrieben. A known water treatment method is described for example in DE-A-3243817. Gemäss diesem Verfahren wird das aufzubereitende Wasser in zwei zB nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose oder mittels Ionenaustausch arbeitenden Entsalzungsstufen entmineralisiert. According to this method is demineralized water to be treated in the two, for example, according to the principle of reverse osmosis or by ion exchange desalination working stages. Zwischen den beiden Entsalzungsstufen wird das Wasser mittels eines Vakuum-Entgasers entgast. Between the two desalting steps, the water is degassed using a vacuum degasser.

Mit dieser Methode kann bereits Wasser beachtlicher Qualität und geringer Restgasgehalte erzeugt werden. This method is already considerable water quality and low residual gas content can be produced. Allerdings hat sich gezeigt, dass die für viele Anwendungen geforderten extrem niedrigen Rest-Kohlendioxid-Gehalte (< 1 mg/1) und die damit verbundene niedrige Leitfähigkeit ( < fxS/cm) mit dieser Methode nicht gewährleistet sind. However, it has been found that the properties required for many applications, extremely low residual carbon dioxide content (<1 mg / 1) and the associated low conductivity (<FXS / cm) is not ensured by this method. Ausserdem ist die Entgasung gemäss dieser Methode vergleichsweise energieaufwendig und damit kostenintensiv. In addition, the degassing is relatively energy-intensive according to this method and therefore costly.

Durch die Erfindung soll nun dieses Problem behoben und eine Möglichkeit angegeben werden, Wasser möglichst energiesparend und hochgradig zu entgasen. Through the invention, this problem is now resolved and an opportunity be given to degas water as possible energy-saving and highly. Insbesondere sollen Restkonzentrationen von Kohlendioxid von unter 1 mg/1 erreichbar sein. In particular, residual concentrations of carbon dioxide of less than 1 mg / 1 should be achievable. Auf diese Weise sollen durch die Erfindung die Voraussetzungen für die kostengünstige Herstellung von Reinstwasser mit extrem niedrigen elektrischen Restleitfähigkeiten geschaffen werden. In this way, the conditions for the economical production of ultrapure water with an extremely low residual electric conductivity are to be provided by the invention.

Die erfindungsgemässen Verfahren und die entsprechende erfindungsgemässe Vorrichtung sind in den Ansprüchen 1, 2 und 9, 10 beschrieben. The inventive method and the corresponding device of the invention are described in claims 1, 2 and 9, 10th Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Preferred embodiments are evident from the dependent claims.

Das Grundprinzip der erfindungsgemässen Verfahren liegt also darin, das Wasser nicht im Vakuum zu versprühen bzw. zu verrieseln, sondern mehr oder weniger bei Normaldruck und sogar zusätzlich noch erhebliche Mengen von Druckluft oder dgl. vor dem Versprühen bzw. Vernebeln in das Wasser einzuleiten. The basic principle of the process of this invention therefore lies in not to spray the water in the vacuum or to coulure, but more or less at normal pressure, and even in addition, significant amounts of compressed air or the like. Prior to spraying or misting in the water initiate. Auf diese Weise wird die unerwünschte Gaskomponente viel effizienter aus dem Wasser ausgetrieben und gleichzeitig wesentlich weniger Energie verbraucht, da im wesentlichen bei Normaldruck gearbeitet werden kann. In this way, the unwanted gas component is more efficiently driven out of the water while consuming much less energy because you can work at substantially atmospheric pressure. Messungen haben gezeigt, dass die Betriebskosten für die erfindungsgemässe Entgasungsmethode (bezogen auf dieselbe Menge entgasten Wassers) rund um den Faktor 12 niedriger liegen als bei der Vakuum-Entgasung nach der oben angeführten DE-A-3 243 817. Measurements have shown that the operating costs for the inventive degassing method (based degassed in the same amount of water) approximately by a factor of 12 lower than in the vacuum degassing according to the above-mentioned DE-A-3243817.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur stark schematisiert eine Wasseraufbereitungsvorrichtung für das erfindungsgemässe Verfahren zeigt. In the following the invention with reference to the drawings is explained in detail, the single figure highly schematically a water treatment device for the inventive method shows.

Die dargestellte Wasseraufbereitungsvorrichtung umfasst zwei nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeitende Entsalzungsstufen UOl und U02 und eine Entgasungsvorrichtung EG, welche zwischen die beiden Entsalzungsstufen The water treatment device illustrated comprises two operating according to the principle of reverse osmosis desalination stages Uol and U02, and a degassing EC, which between the two desalting steps

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U01 und U02 eingeschaltet ist. is turned on U01 and U02. Das aufzubereitende Wasser gelangt über diverse nicht dargestellte Vorstufen zur ersten Entsalzungsstufe UOl, von dort über eine Leitung 1 zur Entgasungsvorrichtung, von dort über eine Leitung 2 zur zweiten Entsalzungsstufe U02 und von dieser schliesslich fertig entmineralisiert und entgast zu einem Vorratstank oder zum Verbraucher. The water to be treated passes through various not shown precursors to the first desalting step Uol, from there via a line 1 for degassing, from there via a line 2 to the second desalting step U02, and from this finally finished demineralized and degassed to a storage tank or to the consumer. Mit Ausnahme der Entgasungsvorrichtung EG entspricht die dargestellte Wasseraufbereitungsvorrichtung dem Stand der Technik, wie er zum Beispiel durch die eingangs erwähnte DE-A-3 243 817 repräsentiert ist. With the exception of EC degassing the water treatment device shown corresponds to the prior art, as represented for example by the above-mentioned DE-A-3243817. Für Details wird daher auf diese und andere einschlägige Druckschriften verwiesen. Therefore, in this and other relevant documents, reference is made for details.

Die Entgasungsvorrichtung EG umfasst einen Entgasungsbehälter 10, der durch einen Zwischenboden 11 mit eingesetztem Filter 12 in zwei Teile geteilt ist. The degassing EC comprises a degassing tank 10 which is divided by an intermediate floor 11 with the filter 12 in two parts. Im oberen Teil 13 ist ein Versprühgerät 14 in Form einer zylindrischen Filterkerze sowie ein stabförmiger UV-Strahler 15 angeordnet. In the upper part 13 a Versprühgerät is arranged in the form of a cylindrical filter cartridge, and a rod-shaped UV lamp 15 fourteenth Der untere Teil 16 dient als Auffanggefäss für das entgaste Wasser und enthält ebenfalls einen stabförmigen UV-Strahler 17. Die Wasserzufuhrleitung 1 mündet in den oberen Behälterteil 13, die Abfuhrleitung 2 geht vom unteren Teil 16 ab. The lower part 16 serves as a receptacle for collecting the deaerated water and also includes a rod-shaped UV lamp 17. The water feed pipe 1 opens into the upper container portion 13, the discharge line 2 goes out from the bottom of the sixteenth An den oberen Behälterteil 13 ist ferner noch eine Abführleitung 18 für die bei der Entgasung freigesetzte Luft (bzw. Gasgemisch) mit einer Rückschlagklappe 19 angeschlossen. a discharge line is still further 18 for the liberated during the degassing of air (or gas mixture) is connected with a non-return valve 19 to the upper container part. 13 Weitere Rückschlagklappen 19 befinden sich in den Leitungen 1 und 24. Other non-return valves 19 are located in the lines 1 and 24th

Ferner umfasst die Entgasungsvorrichtung EG eine Einspritzeinrichtung 20 für Druckluft oder Inertgas. Further, the degassing EC includes an injection device 20 for compressed air or inert gas. Diese Einspritzeinrichtung 20 umfasst ihrerseits eine nicht dargestellte Druckquelle für Luft oder Inertgas, einen Filter 21, ein Regelventil 22, einen Durchflussmesser 23 und eine diese Teile verbindende Leitung 24, welche im Punkt 25 in die Wasserzufuhrleitung 1 einmündet. This injection device 20 in turn comprises a pressure source not shown for air or inert gas, a filter 21, a control valve 22, a flow meter 23 and a these parts connecting line 24, which opens at the point 25 in the water supply line. 1

Das Versprühgerät 14 ist beispielsweise eine zylindrische Filterkerze, der das zu versprühende Wasser über die Leitung 1 axial zugeführt wird und die es in Form feiner Tröpfchen radial nach aussen abgibt. The Versprühgerät 14 is, for example, a cylindrical filter cartridge, which is supplied with the water to be sprayed via line 1 axially and radially discharges it in the form of fine droplets to the outside. Die Filterkerze besteht beispielsweise aus feinporigem Sintermetall oder einem feinmaschigen Drahtsieb, wobei dann vorzugsweise je ein gröberes Stütz- und Schutzsieb vor- und nachgeschaltet (koaxial) The filter cartridge consists for example of fine-pore sintered metal or a fine-mesh wire screen, in which case preferably each forward a coarser supporting and protective screen and downstream (coaxial)

sind. are. Die lichten Maschen- bzw. Porenweiten liegen vorzugsweise im Bereich von etwa 0,5 bis 20 ji, die freien Öffnungsverhältnisse (Verhältnis Summe aller lichten Flächen zur Gesamtfläche) im Bereich von etwa 5-50%. The clear mesh or pore sizes are preferably in the range of about 0.5 to 20 ji, the free opening ratios (ratio sum of all clearance areas to the total area) in the range of about 5-50%. Selbstverständlich sind auch abweichende Werte möglich. Of course, different values ​​are possible. Besonders praktikable Werte sind für die lichten Maschen- bzw. Porenweiten rund 5-15 |i, für die freien Öffnungsverhältnisse rund 5-15%. Especially practical values ​​for the sparse mesh or pore sizes approximately 5-15 | i, for the free opening ratios around 5-15%. Als geeignetes Drahtsieb kommt zB ein Quadratmaschengewebe der Firma G. Bopp + Co.__AG, Zürich mit Maschenweiten zwischen 12 und 14 (i und Öffnungsverhältnis von 8-10% in Frage. Geeignete Filterkerzen aus Sintermetall sind zB die Typen «Micro Screen» und «Poro-Clean» der Firma AMF Cuno Division Europe, 62730 Marek, Frankreich mit Porengrössen um 5-20 [i. As a suitable wire mesh is for example a square mesh of G. Bopp + Co .__ AG, Zurich with mesh widths between 12 and 14 (i and aperture ratio of 8-10% in question. Suitable filter cartridges made of sintered metal are examples of grades "Micro Screen" and " Poro-Clean "the company AMF Cuno Division Europe, 62730 Marek, France with pore sizes 5-20 [i.

Die Abmessungen des Versprühgerätes können beispielsweise 100 mm 0 und 250 mm Höhe sein. The dimensions of the Versprühgerätes may for example be 100 mm 0 and 250 mm height.

Im Betrieb wird in das in der Leitung 1 der Entgasungseinrichtung zugeführte Wasser beim Punkt 25 Druckluft inji-5 ziert. In operation, compressed air inji-5 is in the sheet fed in line 1 of the degassing water at point 25th Das dabei entstehende Gas/Wassergemisch wird dann im oberen Teil 13 des Entgasungsbehälters 10 mittels des Versprühgerätes 14 in feinste Tröpfchen versprüht. The resulting gas / water mixture is then sprayed in fine droplets in the upper part 13 of the deaeration tank 10 via the Versprühgerätes fourteenth Dabei wird das im Wasser enthaltene Gas, insbesondere auch die Kohlensäure, freigesetzt. In this case, the gas contained in the water, especially the carbon dioxide released. Das freigesetzte Gas(-gemisch) 10 wird dann über die Leitung 18 abgeführt. The released gas (mixture) 10 is then removed via line eighteenth Das sich niederschlagende Wasser ist weitestgehend entgast und fliesst über den zur Strömungsberuhigung dienenden Filter 12 in den unteren Teil 16 des Entgasungsbehälters, von wo es über die Leitung 2 entnommen und der nächsten Entsalzungsstufe 15 U02 zugeführt wird. The precipitating water is largely degassed and flows via the serving for flow calming filter 12 into the lower part of the degassing vessel 16, from where it is removed via line 2, and the next 15 desalting step U02 is fed. Die beiden UV-Strahler 15 und 17 dienen zur Keimarmhaltung des entgasten Wassers. The two UV lamps 15 and 17 serve to Keimarmhaltung of degassed water.

Die Entgasung des Wassers erfolgt praktisch bei Normaldruck. The degassing of the water is practically at atmospheric pressure. Der geringe Überdruck von cä. The low pressure of CAE. 1-1,5 • 105 Pa in der 20 Leitung 1 ist durch den Strömungswiderstand des Versprühgerätes 14 bedingt. 1-1.5 • 105 Pa in the pipe 1 20 is due to the flow resistance of the Versprühgerätes fourteenth Der nochmals geringfügig höhere Überdruck der Druckluft in der Leitung 24 ist erforderlich, um die Druckluft überhaupt in die Leitung 1 injizieren zu können. The again slightly higher pressure of the compressed air in line 24 is required in order to inject at all the compressed air in the line. 1 Im grossen und ganzen kann jedoch in praktisch allen 25 Fällen mit Überdrucken unter 5 • 105 Pa ausgekommen werden. On the whole, however, • 105 Pa can be used in virtually all 25 cases with overprint under the fifth

Praktische Versuche haben ergeben, dass der Entgasungseffekt optimal wird, wenn pro m3 Wasser mindestens etwa 5-10 Normal-m3, vorzugsweise etwa 10-20 Druckluft 30 bzw. Inertgas zugeführt werden. Practical tests have shown that the deaeration effect is optimal if per m3 of water at least about 5-10 normal m3, preferably about 10-20 compressed air 30 and inert gas supplied. Darüberliegende Werte führen zu keiner nennenswerten Steigerung des Entgasungseffekts. Overlying values ​​lead to any significant increase in Entgasungseffekts.

Bei Verwendung von Druckluft ist der Sauerstoff-Gehalt des entgasten Wassers grösser als der des Wassers vor der 35 Entgasung. When using compressed air, the oxygen content of the degassed water is greater than that of water 35 before the degassing. In Fällen, wo dies unerwünscht ist, kann anstelle von Luft mit irgendeinem Inertgas gearbeitet werden, beispielsweise bietet sich Stickstoff dafür an. In cases where this is undesirable, you can work with any inert gas instead of air, such as nitrogen to offers for it. In diesem Falle nimmt nicht nur die C02-Konzentration, sondern auch die 02-Konzentration bei der Entgasung drastisch ab. In this case, not only the C02 concentration, but also the 02 concentration during degassing decreases dramatically. Prakti-40 sehe Versuche haben gezeigt, dass nach dem erfindungsgemässen Verfahren C02-Restkonzentrationen von weit unter 1 mg/1 und Rest-Leitfähigkeitswertabsenkungen bis 10 (JS/ cm erreicht werden können. Prakti-40 see Experiments have shown that can be achieved according to the inventive method C02 residual concentrations of far below 1 mg / 1 and residual conductivity value depressions (JS to 10 / cm.

45 Vorstehend wurde die Erfindung im Zusammenhang mit der Aufbereitung von Wasser und da speziell mit der Entfernung von Kohlendioxid aus diesem beschrieben. 45 Above, the invention in connection with the treatment of water and as specifically described with the removal of carbon dioxide from this was. Es versteht sich, dass das erfindungsgemässe Prinzip viel genereller ist und sich zur Austreibung beliebiger Gase aus Wasser und 50 generell auch aus anderen Flüssigkeiten anwenden lässt. It is understood that the inventive principle is much more general and can be applied for other liquids generally to expel any gases from water and 50th Die Verfahrensparameter und die Art des zugeführten Gases bzw. Gasgemisches müssen dann natürlich entsprechend an-gepasst werden. The process parameters and the type of the supplied gas or gas mixture must then of course be fitted on-accordingly.

C C

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (10)

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1. Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, bei dem dieses entsalzt und entgast wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser wenigstens teilweise entsalzt wird und zur Entgasung in einen Strom des entsalzten oder teilweise entsalzten Wassers Druckluft oder Inertgas eingeführt wird, dass das so erzeugte Gas Wasser-Gemisch anschliessend in einem geschlossenen Raum versprüht wird, dass das bei dieser Versprühung freiwerdende Gasgemisch aus dem Raum abgeführt wird und dass das sich aus der Versprühung niederschlagende entgaste Wasser aufgefangen und gegebenenfalls weiter entsalzt wird. 1. A method for treatment of water in which this is desalted and degassed, characterized in that the water is at least partially desalted and is introduced for degassing in a stream of the desalinated or partially desalinated water pressure air or inert gas, that the gas water thus generated that is released during this spraying gas mixture is discharged from the space and that will be collected from the spraying precipitating degassed water, and further optionally desalted mixture is then sprayed in a closed space.
2. Verfahren zum Entgasen von Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Strom desselben Druckluft oder Inertgas eingeführt wird, dass das so erzeugte Gas/Wasser-Gemisch anschliessend in einem geschlossenen Raum fein versprüht wird, dass das bei dieser Versprühung freiwerdende Gasgemisch aus dem Raum abgeführt wird und dass das sich aus dem Sprühnebel niederschlagende, entgaste Wasser aufgefangen wird. 2. A method for degassing water, characterized in that is introduced into a stream of the same compressed air or inert gas such that the gas / water mixture produced in this way is subsequently finely sprayed in a closed space, that the released during this spraying gas mixture from the space is discharged and that is precipitating from the spray, degassed water is collected.
2 2
PATENTAN SPRÜCHE patent applica SPRÜCHE
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versprühung unter geringem, vorzugsweise 5 1(P Pa nicht überschreitendem Wasserdruck stattfindet. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the spraying takes place under low, preferably 5 1 (P Pa not überschreitendem water pressure.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der dem Wasserstrom zugeführten Druckluft bzw. des Inertgases nicht wesentlich grösser ist als der Wasserdruck, unter dem die Versprühung stattfindet. 4. The method according to claim 3, characterized in that the pressure of the water supplied to the current compressed air or the inert gas is not significantly greater than the water pressure under which spraying takes place.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass pro m3 Wasser mindestens 5-10 Normal-m3, vorzugsweise 10-20 Normal-m3 Druckluft bzw. Inertgas zugeführt werden. 5. The method of claim 1 or 2, characterized in that per m3 of water at least 5-10 normal m3, 10-20 normal m3 of compressed air or inert gas are preferably fed.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Versprühung des Gas/Wasser-Gemisches mittels eines feinporigen oder feinmaschigen Siebs mit Poren- bzw. Maschenweiten im Bereich von 0,5 |i bis 20 n und freien Öffnungsverhältnissen im Bereich von 5 bis 50% erfolgt. 6. The method according to any one of claims 1-5, characterized in that the spraying of the gas / water mixture by means of a fine pore or fine mesh sieve having pore or mesh size in the range of 0.5 | n i to 20 and free opening ratios in occurs range of 5 to 50%.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren- bzw. Maschenweiten im Bereich um 10 ^ liegen. 7. The method according to claim 6, characterized in that the pore or mesh sizes are in the range 10 ^.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das versprühte und entgaste Wasser im geschlossenen Raum mit UV-Licht behandelt wird. 8. The method according to any one of claims 1-7, characterized in that the sprayed and degassed water in the closed space with UV light being treated.
9. Vorrichtung zum Entgasen von Wasser nach Anspruch 2, mit einem Entgasungsbehälter, einer Zufuhrleitung für das zu entgasende Wasser in den Behälter und einer Abfuhrleitung zur Entnahme des entgasten Wassers, gekennzeichnet durch eine Einspritzeinrichtung für Druckluft oder Inertgas in die Wasserzufuhrleitung und durch eine Versprü-hungseinrichtung innerhalb des Entgasungsbehälters für das durch die Druckluft- bzw. Inertgaszufuhr entstandene Gas/ Wasser-Gemisch sowie durch eine Abführeinrichtung für das bei der Versprühung frei werdende Gasgemisch aus dem Entgasungsbehälter. 9. An apparatus for degassing water according to claim 2, comprising a degassing tank, a supply pipe for the water to be degassed into the container and a discharge line for withdrawing the degassed water, characterized by an injection device for compressed air or inert gas into the water supply line and by a Versprü- hung within the degassing device for the compressed air or inert gas caused by the gas / water mixture, as well as a discharge device for the released during the atomization gas mixture from the degassing vessel.
10. Vorrichtung zum Aufbereiten von Wasser nach Anspruch 1, mit einer Entsalzungsstufe und einer Entgasungsstufe, welch letztere mit einem Entgasungsbehälter, einer Zufuhrleitung für das zu entgasende Wasser in den Behälter und einer Abfuhrleitung zur Entnahme des entgasten Wassers ausgestattet ist, gekennzeichnet durch eine Einspritzeinrichtung für Druckluft oder Inertgas in die Wasserzufuhrleitung und durch eine Versprühungseinrichtung innerhalb des Entgasungsbehälters für das durch die Druckluft- bzw. Inertgaszufuhr entstandene Gas/Wasser-Gemisch sowie durch eine Abführeinrichtung für das bei der Vernebelung frei werdende Gasgemisch aus dem Entgasungsbehälter. 10. Apparatus for treating water according to claim 1, comprising a desalting step and a degassing step, the latter being equipped with a deaeration tank, a supply pipe for the water to be degassed into the container and a discharge line for withdrawing the degassed water, characterized by an injection device for compressed air or inert gas into the water supply line and by a Versprühungseinrichtung within the degassing vessel for the compressed air or inert gas caused by the gas / water mixture, as well as a discharge device for the released during the atomization gas mixture from the degassing vessel.
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