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Die
Erfindung betrifft einen Reaktor und Verfahren zum Entkalken von
Wasser und gleichzeitigem Entfernen von Schadstoffen sowie Herabsetzung
der Trübung
und Desinfektion in einem Reaktor mit Zu- und Auslauf ohne Zusatz
von Chemikalien und Filter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
derartige Reaktor und Verfahren sind im Prinzip in der
DE 10247689 bekannt.
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Ferner
sind zum Entkalken von Wasser Kalkhydratfällung, Impfgeräte zur Calciumcarbonatbildung
und Ionenaustauscher verbreitet. Bei diesen Verfahren handelt es
sich um chemische Aufbereitung. Es gibt auch Verfahren, die auf
physikalischer Basis arbeiten. Darunter sind Entkalkung durch Veränderung
der Kristallstruktur im Magnetfeld, z.B. die
DE 43 36 388 , Kavitation, Umkehrosmose,
Membranfiltration. Es gibt ferner thermische Behandlungsverfahren,
z.B. US Patent 5,858,248, die durch hydrodynamische Optimierung
des Reaktors zur Erwärmung
des Wassers eine Entkalkung und Schadstoff-Eliminierung erzielt.
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Bei
dem Patent
DE 102 47 689 und
der Veröffentlichung
WO 2004/035487 A1, werden nicht nur die hydrodynamischen Verhältnisse
im Reaktor optimiert, sondern gleichzeitig das Wasser belüftet. Dadurch
findet eine effektivere Entkalkung und Schadstoff-Eliminierung auch
unterhalb des Siedepunkts des Wassers statt.
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Allen
genannten Verfahren wird zumeist eine positive Beeinflussung der
Kalkabscheidung oder Verhinderung der Kalkbildung in Installationen
bescheinigt. Bei den thermischen Verfahren wird auch eine gleichzeitige
Kalkreduktion, Herabsetzung der Trübung und Schadstoffeliminierung
in Wasser ermöglicht.
Nachteilig bei diesen Ver fahren ist jedoch, dass entweder die angewandte
Technik aufwendig ist und für
größere Wassermengen
praktikabel und rentabel sein kann oder die Technik nicht genug
praktisch und effektiv ist.
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Nachteilig
beim thermischen Verfahren (siehe US Patent 5,858,248)ist z.B.,
dass die Turbulenz und Vermischung des Wassers bis zum Siedepunkt des
Wassers gering ist, von daher kann mit Hilfe dieses Verfahrens eine
gleichzeitige Entkalkung, Schadstoff-Eliminierung und Entfernung
von volatilen Schadstoffen erst beim Siedepunkt und lange Weitererwärmung bei
dieser Temperatur effektiv durchgeführt werden kann. Insofern kann
dieses Verfahren z.B. zur Entkalkung des Wassers für den Einsatz
in Warmwasserinstallationen, wo das Wasser bis ca. 70 °c erwärmt wird,
wegen hohen Kosten nicht eingesetzt werden. Es arbeitet ferner mit
Hilfe einer Filter-Kartusche, die nach Erschöpfung ausgewechselt und extern
regeneriert werden muss. Dieses Verfahren eignet sich ferner nur
für die
Fälle,
wo die Herstellung eines sauerstofffreien Wassers erwünscht ist. Ein
sauerstofffreies Wasser mag für
die Produktion vom Vorteil sein, für die Gesundheit ist es jedoch nicht
förderlich.
Es ist zuletzt wegen relativ aufwendiger Gestaltung der Anlage zur
Behandlung von größeren Mengen
vom Wasser in der Industrie geeignet aber weniger für Haushalte
und dgl.
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Die
Nachteile des oben genannten US-Patents ist durch das Patent
DE 10247689 zum Teil behoben,
jedoch arbeitet diese Technik insofern nicht effektiv, da eine intensive
Mikrovermischung des Wassers praktisch nur unterhalb der ersten
Platte in unmittelbarer Nähe
der Heizquelle und bei weiteren Platten nur an Reaktorwand stattfindet.
Dementsprechend benötigt
die Behandlung des Wassers längere Zeit.
Da ferner die Platten nicht an Reaktorwand befestigt sind und aus
dem Reaktor herausgeholt werden können, ist eine zusätzliche
Erwärmung
und Belüftung zwischen
den Platten und innerhalb des Reaktors ausgeschlossen. Zuletzt sind
die Platten mit einer oder zwei Stangen an das Deckel befestigt sind,
von daher ist eine Nachfüllung
des diskontinuierlich arbeitenden Geräte mit Wasser per Hand nur dann
möglich,
wenn das Deckel zusammen mit Platte(n) aus dem Behandlungsraum abgenommen
werden. Das breitet beim heißen
Wasser und in größeren Geräten Schwierigkeiten.
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Die
Techniken, die mit Hilfe von Ionenaustauschern, Aktivkohle, Filtern
und dgl. arbeiten, brauchen einerseits unbedingt elektrische Energie
und andererseits sind gegenüber
den Trübstoffen
im Wasser sehr empfindlich und verstopfen sehr schnell, so dass
sie in der Regel, insbesondere für den
Einsatz im Haushaltsbereich, nur zur Aufbereitung vom klaren Leitungswasser
geeignet sind. Andernfalls muss das Wasser extern vorbehandelt werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, den eingangs
genannten Reaktor und Verfahren derart zu verbessern, dass sie auch ohne
Einsatz von Chemikalien, Filter die geschilderten Probleme vermeiden
und ohne großen
apparativen Aufwand und Wartung Wasser entkalken, gleichzeitig Schadstoffe
aus dem Wasser eliminiert, die Trübung des Wassers herabzusetzen
und die Desinfektion bewirken. Ein weiteres Ziel ist, dass Kalkablagerungen
sowohl bei kontinuierlich, als auch dis- und semi-kontinuierlich arbeitenden
Reaktorvorrichtungen von den Wärmeübertragungsflächen lösen und nicht
zu einer permanenten Verkrustung führen. Der erfindungsgemäße Reaktor
sollte möglichst
in sämtlichen
Größen ab 0,5
Liter herstellbar sein, und eine variable Verfahrensführung ermöglichen.
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Erfindungsgemäß werden
die Aufgabe und das Ziel in vorrichtungsgemäßer Weise durch das in Anspruch
1 gekennzeichneten Reaktor bzw. in ablaufgemäßer Hinsicht durch das Verfahren
gemäß Anspruch
4 gelöst.
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Die
Strömung
bei Erwärmung
von Wasser ist mehr oder weniger laminar und findet mehr oder weniger
im inneren Bereich des Wassers statt. Durch die fest montierten
und mit Bohrungen versehenen Platten in den Reaktor mit Luft-Begasung
wird erfindungsgemäß zum einen
die laminare Strömung
in eine turbulente Strömung
umgewandelt. Dadurch entsteht eine intensive Mikrovermischung des
Wassers in allen Bereichen des Reaktors statt. Daneben wird diese
Turbulenz möglichst
in die Nähe
der Phasengrenzfläche
(Reaktorwand) geleitet, um so den Stoffaustausch dort zu vergrößern und
die heterogene Kristallkeimbildung zu beschleunigen. Die heterogene
und sekundäre
Keimbildung laufen bei niedrigerer Übersättigung ab. Zum anderen werden
durch die fest montierten Platten und ihre spezielle Anordnung sequentielle
Bereiche im Reaktor hergestellt, wo die Temperatur des Wassers in
der Nähe
der Wärmequelle
schneller ansteigt als in weiteren Bereichen. In diesem Fall betragen
die Temperaturunterschiede zwischen einzelnen Bereichen um mehrere 10 °C. Folglich
findet dort eine zeitlich schnellere Keimbildung und Kristallwachstum
statt. Durch diese Keime und Kristalle, die später zum Teil in anderen Bereichen
eindringen, geschieht eine automatische Animpfung und sekundäre Kristallisation
in übrigen Bereichen,
die zusammen mit heterogenen Keim- und Kristallbildung insgesamt
zu einer schnelleren Prozessablauf führen.
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Bei
der Kristallisation von Härtebildnern
im Wasser handelt es sich um die Fällungskristallisation. Bekanntlich
setzt die Kristallisation allgemein durch Animpfung durch artverwandte
Kristalle schneller ein. Bei der Fällungskristallisation speziell
findet die Kristallisation erst bei höherer Übersättigung ein, und dabei spielt
die heterogene eine größere Rolle
als die homogene Keimbildung. Die Keimbildung und das Kristallwachstum
werden darüber
hinaus durch das geeignete Material und rauhe Stoffaustauschfläche zwischen
der Reaktorwand und Wasser gefördert.
Es wird berichtet, dass auch Gasblasen als fremde Partikel die heterogene
Keimbildung unterstützen.
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Einen
positiven Effekt auf die Keimbildung bei Fällungskristallisation hat ebenfalls
nicht nur die Makro-, sondern auch die Mikrovermischung der Reaktionspartner.
Bei der Fällung
von Carbonaten im Wasser spielt daneben eine schnelle Strippung
des Kohlendioxids aus dem Wasser eine Rolle. Die Begasung und Herstellung
von intensiven Vermischungszonen unterhalb der Platten mit gleichzeitiger
Desorption des Kohlendioxids bewirken, dass die Kristallisation
insgesamt mit erheblich geringerer Übersättigung als sonst und weit
unterhalb des Siedepunktes anfängt.
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Beim
Verfahren nach dem Patent
DE 10247689 findet
eine intensive Mikrovermischung praktisch nur unterhalb der ersten
Platte statt und beim Verfahren nach US Patent– Nr. 5,858,248 wird eine schnelle
Strippung des Kohlendioxids erst beim Siedepunkt ermöglicht.
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Eine
Strippung des Kohlendioxids und Kristallisation bei geringerer Übersättigung
bedeutet ferner, dass dadurch mehr Kohlendioxid und folglich Carbonate
aus dem Wasser entfernt wird. Dieser Effekt hat ebenfalls zur Folge,
dass der pH-Wert des Wassers mit Hilfe dieses Verfahrens höher ansteigt als
bei der Entkalkung in herkömmlichen
Reaktoren. Höherer
pH-Wert führt
zu einer verstärkten
Carbonatfällung
und diese beide führen
letztlich gemeinsam zu einer besseren physikalischen und chemischen Ausfällung von
Trübstoffen,
Phosphaten und Metall- sowie Schwermetallhydroxiden.
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Aus
diesen Gründen
eignet sich das Verfahren neben der Behandlung vom Leitungswasser, sondern
auch zur Behandlung von Oberflächen-
und Grundwasser mit hohem Anteil an Trübstoffe sowie manche Abwässer.
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Bekanntlich
wird die Übersättigung
von Härtebildnern
an wärmeren
Kontaktflächen(Heizfläche und
Reaktorwand) zur Keimbildung eher erreicht als im Wasser und die
Kristallisation dieser Salze findet in erster Linie auf diese Flächen. Die
Umlenkung der Wasserströmung
an die Nähe
der Reaktorwand bewirkt zwar eine Verkleinerung der laminaren Schicht in
diesem Bereich und begünstigt
den Stoff- und Energieaustausch, es zeigt sich jedoch in der Praxis, dass
neben einer Mikrovermischung an die Reaktorwände diese auch in weiteren
Bereichen des Wassers eine bedeutende Rolle bei der Kristallisation spielt.
Durch eine optimierte Anordnung der Platten und die Möglichkeit
einer schnelleren sequentiellen Erwärmung sowie Animpfung von weiteren
Bereichen zusammen schafft Voraussetzungen für eine bessere Nutzung des
Reaktors und der zuzuführenden
Energie.
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Bei
den Rektoren mit beweglichen Platten oder Kartuschen ist es nur
möglich,
durch eine zusätzliche
seitliche Erwärmung
des Reaktors die Kristallisation in weiteren Bereichen weiter zu
fördern. Dabei
ist jedoch der Wärmeverlust
im Vergleich zu der direkten Erwärmung
im Wasser – z.B.
durch elektrische Heizspirale – sehr
Groß.
Die Möglichkeit
einer direkten Erwärmung
ist im Reaktor mit fest montierten Platten gegeben. Das Gleich gilt
für Zufuhr
von Luft.
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Je
nach den gewünschten
Zielen bei der Behandlung wird das Wasser nicht nur erhitzt und
belüftet,
sondern nötigenfalls
entweder dessen Temperatur durch geringere Wärmezufuhr als vorher in diesem
Temperaturbereich konstant gehalten und/oder die Luft-Begasung länger fortgesetzt.
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Durch
die Möglichkeit
einer erfindungsgemäßen sequentiellen
Erwärmung
und früheres
Sieden des Wassers in unmittelbarer Nähe zur Heizquelle entsteht
in diesem Be reich Wasserdampf, der durch die Bohrungen am Rande
der befestigten Platten in Form von kleinen Blasen aufsteigen und
ebenfalls einer Mikrovermischung des Wassers in oberen Bereichen
beitragen. Mit anderen Worten, wenn aus bestimmten Gründen eine
Belüftung
nicht möglich
oder erwünscht
wäre, kann
mit geringer Verzögerung trotzdem
eine beachtliche Wirkung im Reaktor erzielt werden. Diese Möglichkeit
ist bei den oben genannten thermischen Verfahren nicht optimal.
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Bei
den oben genannten thermischen Verfahren treten ebenfalls eine gewisse
sequentielle Erwärmung
und Dampfbildung in unmittelbarer Nähe der Heizquelle auf; Dampf
und Luft steigen jedoch in Form von nicht homogenen großen Blasen,
die nicht wie kleinen Blasen effektiv zur Durchmischung des Wassers
und Stoffaustauschs führen,
wenn auch beim Verfahren in dem Patent
DE 10247686 ? im Reaktor Luftverteiler
eingesetzt ist. Die Gründe
liegen einmal daran, dass die Oberflächenspannung des Wassers mit
steigender Temperatur abnimmt und dadurch die Blasen weitgehend
infolge von Koaleszens schnell große Blasen bilden. Die Platten
tragen ferner dazu bei, dass die kleinen Luft-Blasen zusammenstoßen und
größere Blasen
bilden.
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Dieses
Problem wird in dem erfindungsgemäßen Reaktor durch fest montierten
Platten derart gelöst,
dass die großen
Blasen beim Durchgang durch die kleinen Bohrungen am Rande der Platten
in kleine homogene Blasen zerkleinert werden und fein verteilt in
der Nähe
der Reaktorwand aufsteigen. Die darüber montierte Platte besitzt
aber nur eine große Bohrung
in der Mitte, am Rande jedoch keine Bohrungen. Dadurch werden die
Blasen beim Aufstieg in der Mitte dieser Stufe gelenkt. Dadurch
findet eine intensive Durchmischung auch in diesem Bereich statt.
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Was
das Reaktormaterial bezüglich
der Fällungskristallisation
anbelangt, wird die Keimbildungsarbeit an Flächen mit guter Benetzbarkeit
durch Wasser und höhere
Oberflächenenergie
der Kontaktfläche
reduziert.
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Ist
eine glatte Oberfläche
relativ gut benetzbar, dann wird die Benetzbarkeit durch Aufrauung weiter
verbessert.
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Eine
weitere Funktion der fest montierten Platten und die nicht an Rektorwand
befestigte Platte(n) besteht darin, dass die Kalkablagerungen durch intensives
Vermischen und evtl. Sieden des Wassers keine fest haftend wachsende
Kristalle, sondern lose(amorphe) und Schichtkristalle bilden, die
eine geringere Haftfestigkeit besitzen. Bei turbulenter Strömung treten
Spannungen auf, die von Zeit zu Zeit die Kristalle ablösen und
ins Wasser abgegeben. Dadurch wird eine Verkalkung des Reaktors
vermieden und Wärmedurchgang
durch Verkalkung der Heizfläche
nicht reduziert.
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Zuletzt
wirkt eine Erwärmung
des Wassers oberhalb von 70 °C
als eine sichere Methode zur Entkeimung des Wassers und Abtötung der
Legionellen im Wasser.
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Bei
der erfindungsgemäßen einfachsten Ausführung dieser
Vorrichtung handelt es sich um eine diskontinuierlich bzw. semi-kontinuierlich
betriebene Vorrichtung bzw. Reaktor, der mit Hilfe einer externen
Energiequelle von unten erwärmt
und belüftet wird.
In dem Behandlungsraum dieses Reaktors sind zwei Platten mit einem
Abstand vom Boden zur sequentiellen Erwärmung des Wassers und Lenkung der
Strömung
sowie Verstärkung
von Turbulenz an Reaktorwand und Mikrovermischung innerhalb des Wassers
befestigt. Die Platten sind horizontal angeordnet. Die untere Platte
hat am Rande durchlaufende kleine Bohrungen und in der Mitte eine
große
Bohrung. Die zweite Platte hat nur eine große Bohrung. Zunächst wird
der Reaktor von oben mit Wasser aufgefüllt. Danach wird eine Vor richtung
bestehend aus einer Platte und einer zylindrischen bzw. den konischen
Metall-Teilen, die an einer Halterung zentrisch befestigt sind,
so in die Bohrungen eingeführt,
dass die unterste mittlere Bohrung ganz und die obere Bohrung mit
einem Abstand geschlossen wird.
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Die
bewegliche oberste Platte trägt
einerseits zur Mikrovermischung des Wassers oberhalb der befestigten
Platten und andererseits zur Dämpfung
des Siedevorgangs in diesem Bereich. Beim Ausgießen des Wassers nach der Behandlung
bleiben die Rückstände auf
die Platten und den Boden des Reaktors zurück. Die Entfernung der Rückstände geschieht
nach einer mehrmaligen Wasserbehandlung durch Umkippen des Behälters. Dazu
wird die Vorrichtung aus der Mitte des Reaktors herausgenommen.
Mit etwas Wasser werden die Rückstände auf
die Platten gewaschen, die nach unten laufen. Somit bedarf der erfindungsgemäße Reaktor
bis auf einfache Entfernung der Rückstände keiner weiteren Wartung
oder dgl.
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Um
das Volumen des restlich im Behandlungsraum befindlichen Wasser
zu verringern, ist der Behandlungsraum bei dis- bzw. semi-kontinuierlichem
Betrieb unten etwas verengt.
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Das
so behandelte Wasser kann je nach Aufgabenstellung zur Entkalkung
und Reduzierung der Schadstoffe sofort nach der Behandlung aus dem Behandlungsraum
entnommen werden oder die Entnahme erst nach einer Abkühlung im
Behandlungsraum erforderlich sein, da häufig Verbindungen bei kleinen
Temperaturen eine geringere Löslichkeit
haben. Weitere Vorteile und Merkmale gehen aus den Unteransprüchen hervor,
die auch gemeinsam mit dem Hauptanspruch von erfinderischer Bedeutung sein
können.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
zum besseren Verständnis
derselben anhand der Zeichnung näher
erläutert.
Es dürfte
einleuchten, dass die Erfindung auf die gezeigten Beispiele nicht
beschränkt
ist.
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Es
zeigt:
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Bild
1 eine schematische Querschnittsansicht durch einen erfindungsgemäßen Reaktor
in seiner einfachsten Ausführungsform,
die befestigten Platten und eine Abnehmbare Vorrichtung sowie eine Begasungsvorrichtung
aufweist (der Reaktor im Bild 1 ist bevorzugt zur diskontinuierlichen
Behandlung vom Wasser von 1 bis etwa 10 Liter geeignet);
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Bild
2 eine schematische Darstellung einer noch weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Reaktors
zur dis- bzw. semi-kontinuierlicher Betriebsführung mit zusätzlicher
Erwärmung
und Belüftung
in verschiedene Bereiche sowie ein weiterer Ablasshahn zur Entfernung
von Rückständen (der Reaktor
im Bild 2 ist bevorzugt zur diskontinuierlichen bzw. semi-kontinuierlichen
Behandlung vom Wasser von 10 bis mehrere m3 geeignet);
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Bild
3 eine schematische Darstellung einer noch weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Reaktors
zur dis- bzw. semi-kontinuierlicher Betriebsführung mit integrierter Erwärmung und
Belüftung
sowie ein weiterer Ablasshahn zur Entfernung von Rückständen (der
Reaktor im Bild 3 ist bevorzugt zur diskontinuierlichen bzw. semi-kontinuierlichen Behandlung
vom Wasser von 2 bis etwa 50 Liter geeignet);
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Bild
4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Reaktors
ohne Ablasshahn, mit integrierter Erwärmung, Belüftung und abnehmbarem Behälter sowie trennbarer
Reaktor und Belüftungsrohr,
in dem das Wasser nach der Behandlung von oben ausgegossen wird,
wozu alle platten im Ablaufbereich zusätzliche Bohrungen haben (der
Reaktor im Bild 4 ist bevorzugt zur diskontinuierlichen Behandlung
vom Wasser von 1 bis etwa 3 Liter geeignet);
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Bild
5 eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Reaktors
ohne Belüftung
mit Ablasshahn (der Reaktor im Bild 5 ist bevorzugt zur diskontinuierlichen
Behandlung vom Wasser von 2 bis etwa 10 Liter geeignet);
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Bild
6 eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Reaktors
ohne Belüftung
und ohne Ablasshahn (der Reaktor im Bild 6 ist bevorzugt zur diskontinuierlichen
Behandlung vom Wasser von 0,5 bis etwa 2 Liter geeignet);
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Bild
7 eine weitere Ausführung
des erfindungsgemäßen Reaktors
mit einem Ablassrohr, ohne Belüftung
zur Behandlung des Wassers und zum Warmhalten von heißen Getränken (der
Reaktor im Bild 7 ist bevorzugt zur diskontinuierlichen Behandlung
vom Wasser von 1 bis etwa 2,5 Liter geeignet);
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Bild
8 eine schematische Darstellung einer noch weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Reaktors
zur kontinuierlicher Betriebsführung mit
mehreren befestigten Platte, Zusätzliche
Erwärmung
und Belüftung
in verschiedene Segmente und einer nachgeschalteten Blasensäule (der
Reaktor im Bild 8 ist zur kontinuierlichen Behandlung vom Wasser
von 10 Liter/h bis mehreren Kubikmeter/h geeignet).
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Bild
1 stellt die einfachste Ausführungsform des
Reaktors dar, der aus folgenden Teilen besteht: der Behandlungsraum 1,
Deckel 2, die nicht befestigte Platte 3, die befestigten
Platten 4, abnehmbare Vorrichtung 5, die die nicht
befestigte Platte und konische sowie zylindrische Teile mit Hilfe
einer Stange zusammen verbindet, der Luftverteiler 6, das
Rückschlagsventil 7,
die Belüftungspumpe 8,
,der Aktivkohle-Filter 9, der Ablasshahn 10 und
mit Hilfe von externen Energiequellen 11 von unten beheizt
werden kann und per Hand mit Wasser aufgefühlt werden kann.
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Im
Bild 2 ist ein weiterer Reaktor zur dis- bzw. Semi-kontinuierlichen
Betriebsführung
dargestellt, der über
ein zweites Ventil von oben mit Wasser beaufschlagt, auf jedes Segment
zusätzlich
erwärmt und
belüftet
werden kann.
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Im
Bild 3 u. 4 sind zwei weitere Reaktoren mit eigener elektrischer
Heizung und elektrischer Regler 12 und einem Gehäuse als
Ständer
dargestellt, dass der Reaktor entweder auf dem Ständer fest
montiert ist und durch Erhöhung
des Abstands des Behandlungsraums vom Boden ein Ausgießen des
Wassers durch den Auslauf erleichtert ist oder vom Ständer abgenommen
werden kann. Bei diesem Reaktor kann das behandelte Wasser durch
Umkippen des Reaktors von oben ausgegossen werden kann. Zur Belüftung kann
die Luft auf der Saugseite über
ein Aktivkohlefilter 11 geleitet werden, um eine Belastung
des Wassers durch evtl. Schadstoffe in der eingeleiteten Luft zu
unterbinden.
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Im
Bild 3 sind die Belüftungspumpe 8,
Aktivkohle-Filter 9, Heizung und Regler 12 alle
in Gehäuse 13 unter
dem Behandlungsraum integriert.
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Im
Bild 4 sind die Heizplatte und Regler 12 unter dem abnehmbaren
Reaktor, die Belüftungspumpe 8 und
Aktivkohle-Filter 9 in Gehäuse 13 unter dem Behandlungsraum
integriert.
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Die
Maßstäbe für größere Reaktoren
zur dis- und semikontinuierlichen Betriebsführung können unter Einhaltung der o.a.
Optimierungen beliebig vergrößert, zusätzlich auch
in jede Stufe erwärmt
und belüftet
sowie die Zahl der Platten erhöht
werden. Zur Einsparung von Energie kann weiterhin der Behandlungsraum
mit Isoliermaterial versehen werden und dadurch der Wärmeverlust
verringert werden.
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Im
Bild 5, 6 und 7 sind die Reaktoren in Bild 1 und Bild 4 ohne Belüftung dargestellt,
die extern erhitzt werden können.
Diese können
dort eingesetzt werden, wo kein elektrischer Strom zum Betreiben der
Luft-Pumpe vorhanden oder unerwünscht
ist. Es soll von daher zur Behandlung des Wassers beim Siedepunkt
einige Zeit zusätzliche
Wärme-Energie zugeführt werden.
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Für eine kontinuierliche
Betriebsführung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht die Anlage aus einem Reaktor und einer Blasensäule, wo
das Wasser nach Behandlung im ersten Reaktor hier nur weiter belüftet wird
(Bild 8). Der Reaktor ist im Inneren mit mehreren Platten horizontal
ausgestattet und kann doppelwandig sein und zusätzlich auf jede Stufe beheizt
und belüftet
werden. In diesem Reaktor wird das Wasser bis auf gewünschte Temperatur
erhitzt und gleichzeitig belüftet.
Danach gelangt das Wasser in eine Blasensäule, wo das Wasser nur belüftet wird.
Wenn aus irgendeinem Grund der Einsatz von Blasensäule nicht
möglich
ist, kann der Prozess ohne diese aber mit etwas längerer Verweilzeit
im ersten Reaktor durchgeführt
werden.
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Weitere
Einsatzgebiete des erfindungsgemäßen Reaktors
und Verfahrens ohne oder mit Einsatz von Chemikalien sind z.B. Trinkwasser-,
Oberflächenwasser-
und Abwasseraufbereitung sowie Schlammbehandlung im allgemeinen.
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Falls
also eine thermische Behandlung des Wassers zur Eliminierung von
Schadstoffen im erfindungsgemäß entwickelten
Reaktor nicht allein ausreicht, können je nach Bedarf dem Wasser
Chemikalien und Gase (wie z.B. reiner Sauerstoff oder Ozon) zugesetzt
werden.
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Es
ist ebenfalls möglich,
auf jede Stufe des Behanlungsraum einen fest montierten UV-Strahler anzubringen,
um eine Oxidation von weiteren Schadstoffen zu ermöglichen
bzw. zu beschleunigen. Abgesetzte Rückstände können dann zusammen mit den Verkrustungen
durch das Ablassventil im unteren Teil des Behandlungsraums aus
dem Behandlungsraum entfernt werden.
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Im
Grunde handelt es bei erfindungsgemäßem thermischem Reaktor um
Hochleistungsreaktor für
chemische Reaktionsführung
bei höheren
Temperaturen insbesondere in verdünnten Lösungen mit geringem Anteil
an Reaktionspartner, die auch in anderen Bereichen der chemischen
Reaktionsführung Verwendung
finden kann.
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Die
Beheizung des Behandlungsraums kann nicht nur elektrisch, sondern
auch durch entsprechende Änderung
mit Hilfe von fossilen- oder erneuerbaren Energiequellen bewerkstelligt
werden. Insofern ist der erfindungsgemäße Reaktor zur Behandlung vom
Wasser im allgemeinen für
dezentrale Trinkwasseraufbereitung beim Verbrauchern und vor allem
in Regionen ohne elektrischen Energieanschluss und Katastrophengebiete
einsetzbar.
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Des
weiteren können
noch folgende Merkmale allein oder auch gemeinsam für die Erfindung bedeutsam
sein:
- – dass
zur Erwärmung
des Wassers mit integriertem Beheizungsaggregat fossile Brennstoffe
und erneuerbare Energien mit entsprechender Änderung des Heizaggregats verwendet
werden,
- – dass
zum Rühren,
Begasen, Strippen und chemische Oxidation eine Gaspumpe mit regelbarer Durchflussmenge
eingesetzt wird,
- – dass
die Begasungen und Beheizung in verschiedene Bereiche in den Reaktor
stattfinden kann,
- – dass
in der dis-, semi- und kontinuierlich betriebenen Anlage die Platten
an Reaktorwänden
befestigt sind,
- – dass
die befestigten Platten eine große Bohrung besitzen und am
Rande kleine Bohrungen haben können,
- – dass
eine abnehmbare Vorrichtung mit einer oder mehreren Platten in große Bohrungen
platziert wird, um die Öffnungen
zu verengen bzw. zu schließen
- – dass
der Reaktor und die platten abweichende Forme von rund und zylindrisch
besitzen,
- – dass
in dis-, semi- und kontinuierlich betriebenem Reaktor im tiefsten
Punkt desselben ein zweites Ablassventil für Schlammentnahme vorgesehen
ist,
- – dass
zur Einstellung des kalk-Kohlensäure-Glaichgewichtes für Verwendung
in Hausinstallationen ab 20 °C
und der chemischen Fällung ab
30 °C gearbeitet
wird,
- – dass
der Reaktor mit Hilfe von Isoliermaterialien Wärme isoliert ist.
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- 1
- Reaktor
- 2
- Deckel
- 3
- Abnehmbare
Platten
- 4
- Befestigte
Platten
- 5
- Abnehmbare
Vorrichtung
- 6
- Gasverteiler
- 7
- Rückschlagventil
- 8
- Belüftungspumpe
- 9
- Aktivkohle-Filter
- 10
- Ablauf
des behandelten Wassers
- 11
- Heizquelle
- 12
- Elektrischer
Regler
- 13
- Gehäuse
- 14
- Durchflussmessgerät
- 15
- Blasensäule
- 16
- Ablauf
des Sediments