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Hintergrund der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Wasserenthärtungsanlage
mit einer Ionenaustauschervorrichtung umfassend ein Ionenaustauscherharz,
einem Vorratsgefäß für die Bereitstellung einer
Regeneriermittellösung
zum Regenerieren des Ionenaustauscherharzes, einer Verschneidevorrichtung,
sowie mindestens einem Durchflussmesser, wobei ein der Wasserenthärtungsanlage
zufließender
Volumenstrom V(t)roh von Rohwasser vor oder
in der Wasserenthärtungsanlage
auf einen ersten Teilstrom und einen zweiten Teilstrom aufgeteilt
wird, und der erste Teilstrom über
das Ionenaustauscherharz geleitet wird und dieser enthärtete Teilstrom V(t)teil1weich dem zweiten, rohwasserführenden
Teilstrom V(t)teil2roh zugemischt wird,
wodurch
in oder hinter der Wasserenthärtungsanlage ein
abfließender
Volumenstrom V(t)verschnitt von Verschnittwasser
gebildet wird,
wobei über
die Verschneidevorrichtung das Verhältnis von erstem und zweitem
Teilstrom im abfließenden
Volumenstrom V(t)verschnitt von Verschnittwasser einstellbar
ist,
wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- – Bestimmung
der Leitfähigkeit
des Rohwassers mittels eines Leitfähigkeitssensors und daraus Bestimmung
der Gesamthärte
des Rohwassers mit einer in einer elektronischen Steuereinheit hinterlegten
Kalibrierkennlinie,
- – direkte
oder indirekte Bestimmung des ersten Teilstroms V(t)teil1weich mit
dem mindestens einen Durchflussmesser,
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Wasserenthärtungsanlagen
werden in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt, wenn enthärtetes oder
teilenthärtetes
Wasser aus technischen Gründen
oder aus Komfortgründen
benötigt wird.
Bei der Enthärtung
nach dem Ionenaustauschverfahren werden die im Wasser enthaltenen
Härtebildner
Calcium- und Magnesium-Ionen gegen Natrium-Ionen ausgetauscht. Dies
geschieht mittels eines mit Natrium-Ionen beladenen Harzes (Ionenaustauscherharz).
Bei Erschöpfung
muss das Harz mit Salzsole regeneriert werden, um es dem Enthärtungsprozess
erneut zur Verfügung
stellen zu können.
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Der
Zeitpunkt, wann die Erschöpfung
des Ionenaustauscherharzes erreicht wird und eine Regeneration durchgeführt werden
muss, hängt
von der Nennkapazität
der Wasserenthärtungsanlage,
von der Wasserqualität
(d. h. der Rohwasserhärte)
und vom Wasserverbrauch ab. Die wesentliche Problematik besteht
darin, den richtigen Regenerierzeitpunkt unabhängig von der Wasserqualität automatisch
und sicher zu bestimmen. Wird eine Regeneration zu früh eingeleitet,
so steigt der Salzverbrauch und damit die Umweltbelastung, bei einem
zu späten Regenerationsstart
findet ein Härtedurchbruch
statt.
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Ein
Verfahren zur Bestimmung des Regenerierzeitpunktes einer Wasserenthärtungseinrichtung ist
beispielsweise aus
DE
198 41 568 A1 bekannt. Hier wird der elektrische Leitwert
vor und nach dem Enthärter
gemessen und daraus eine Leitwertdifferenz ermittelt. Nachteilig
bei diesem Verfahren ist jedoch, dass sich der Leitwert bei einem
Calcium-Natrium-Austausch
nur geringfügig ändert und
dadurch bedingt der Regenerationszeitpunkt nur ungenau bestimmt
werden kann. Eine Regeneration kann hier auch erst ausgelöst werden,
wenn bereits eine unvollständige
Enthärtung
stattgefunden hat, also ein Härtedurchbruch
bereits eingesetzt hat.
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In
der Druckschrift
US
6 814 872 B2 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Steuerung der Regeneration eines Enthärters beschrieben. Hierzu werden
die Wasserhärte
und das Volumen des zu enthärtenden
Wassers mittels eines Leitfähigkeitssensors
bzw. einer ionenselektiven Elektrode und eines Wasserzählers bestimmt
und die Signale einer elektronischen Steuerung zugeführt. Der
Regenerationszeitpunkt wird durch Vergleich einer bisher dem Wasser
entzogenen Gesamthärte
mit einer Kapazität des
Wasserenthärters
bestimmt. Ionenselektive Elektroden sind jedoch sehr störanfällig und
benötigen
eine regelmäßige Wartung.
Zudem sind solche Elektroden teuer.
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Aus
technischen oder wirtschaftlichen Gründen ist es oft notwendig oder
erwünscht,
lediglich teilenthärtetes
Wasser einzusetzen. So kann vollständig enthärtetes Wasser zu Korrosionsproblemen
führen,
wenn eine Schutzschichtbildung in der nachgeschalteten Rohrleitungsinstallation
nicht mehr möglich
ist. Zudem wird bei einer Vollenthärtung die Kapazität des Enthärters schnell
erschöpft,
und es muss frühzeitig
regeneriert werden. Dies ist mit einem hohen Salzverbrauch und damit
hohen Kosten verbunden. Zur Durchführung einer Teilenthärtung ist
eine Vorrichtung (Verschneidevorrichtung) zum Mischen von enthärtetem Wasser
(auch als Reinwasser oder Weichwasser bezeichnet) und Rohwasser
notwendig. In der Regel ist es erwünscht, die Wasserhärte im Verschnittwasser,
das ist das Gemisch von enthärtetem
Wasser und Rohwasser, einzustellen und zu steuern.
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Die
EP 0 900 765 B1 beschreibt
eine Vorrichtung zur Wasserenthärtung
nach dem Ionenaustauschprinzip mit einer Verschneidevorrichtung.
Zur Steuerung des Regeneriervorgangs des Ionenaustauschers und der
Verschneidung von Roh- und Reinwasser wird die Härte des zufließenden Rohwassers
mittels Leitwertsensoren bestimmt. Weiterhin werden Durchflussmesser
für das
Rein- und Rohwasser
sowie zusätzliche
Leitwertsensoren im Ionenaustauschermaterial, deren Signale von
einer elektronischen Auswerte- und
Regeleinheit verarbeitet werden, eingesetzt. Diese bekannte Vorrichtung
ist jedoch aufgrund der großen
Anzahl von benötigten Elektroden
recht aufwändig
im Aufbau und damit teuer. Zudem ist die Einstellung der Härte des
Verschnittwassers mit dieser Vorrichtung recht ungenau.
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Die
DE 103 50 884 A1 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Wasseraufbereitungsanlage.
Die Wasseraufbereitungsanlage verfügt über zwei Aufbereitungsbehälter, die wechselweise
zur Aufbereitung von Rohwasser eingesetzt werden können. Dabei
wird die Erschöpfung eines
Aufbereitungsbehälters über die
Rohwasserhärten
und die Wasserentnahmen überwacht.
Die Rohwasserhärte
wird dabei im Rohwasserstrom mit einer Messeinrichtung überwacht.
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Die
DE 199 40 162 A1 beschreibt
ein Verfahren zur Bereitstellung von Weichwasser zum Geschirr spülen. Über einen
Wasserhärtesensor
wird die Härte
des Rohwassers bestimmt und Rohwasser mit enthärtetem Weichwasser verschnitten.
Die Wasserhärtebestimmung
von Rohwasser kann beispielsweise durch Messung des Leitwertes erfolgen.
Für verschiedene
Spülprogramme
werden unterschiedliche Härtegrade
des Verschnittwassers eingestellt.
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Aufgabe der Erfindung
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs
genannten Art vorzustellen, mit dem sowohl der Zeitpunkt der Regeneration
des Ionenaustauscherharzes als auch die Einstellung der Verschnittwasserhärte mit
hoher Genauigkeit und kostengünstig
möglich
ist.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass eine Gesamthärte
I des Rohwassers, die zur Steuerung des Regeneriervorgangs des Ionenaustauscherharzes
verwendet wird, mittels einer ersten Kalibrierkennlinie aus der
gemessenen Leitfähigkeit
abgeleitet wird, und eine Gesamthärte II des Rohwassers, die
zur Steuerung der Verschneidevorrichtung verwendet wird, mittels
einer zweiten Kalibrierkennlinie aus der gemessenen Leitfähigkeit abgeleitet
wird.
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Zur
korrekten Steuerung von Regeneration und Verschneidung muss die
Wasserhärte
des zufließenden
Rohwassers ermittelt werden. Der elektrische Leitwert bzw. die Leitfähigkeit
sind jedoch nur bedingt proportional zur Wasserhärte, d. h. zum Calcium- und
Magnesiumgehalt des Wassers. Vielmehr ist der Leitwert ein Summenparameter,
der alle im Wasser gelösten
Ionen erfasst. Die bei einer bestimmten Leitfähigkeit tatsächlich vorliegende
Wasserhärte
kann um mehrere °dH
schwanken. Ist die aus dem Leitwert bestimmte Wasserhärte größer als die
tatsächliche
Wasserhärte,
so wird die Regeneration zu früh
gestartet, was mit einem erhöhten
Salzverbrauch verbunden ist, während
eine berechnete Wasserhärte,
die kleiner ist als die tatsächliche
Wasserhärte,
zu einer zu spät
eingeleiteten Regeneration und damit zu einem Härtedurchbruch führt. Um
einen Härtedurchbruch
zu vermeiden, wird im Stand der Technik zur Steuerung des Regenerationsvorganges in
der Regel eine Wasserhärte
zugrunde gelegt, die größer als
die tatsächlich
vorliegende Wasserhärte ist.
Wird dieser Wert ebenfalls zur Steuerung der Verschneidung verwendet,
so führt
dies zu größeren Standardabweichungen
bezüglich
der erwünschten und
tatsächlich
vorliegenden Verschnittwasserhärte. Auch
in der
EP 0 900 765
B1 wird ein einziger Härtewert
zur Steuerung von sowohl der Regeneration des Ionenaustauschers
als auch zur Steuerung der Verschneidung von Roh- und Reinwasser
verwendet, was zu besagten Ungenauigkeiten in der Verschnittwasserhärte führt.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
wird die Wasserhärte,
die zur Steuerung des Regeneriervorgangs herangezogen wird, mittels
einer ersten, aus einer Vielzahl von Wasseranalysen empirisch ermittelten
Kalibrierkennlinie aus der gemessenen Leitfähigkeit bestimmt. Diese erste
Kalibrierkennlinie (Kalibrierkurve) ist so definiert, dass die aus
ihr bestimmte Wasserhärte
zumindest in guter Näherung
der maximalen, bei dieser Leitfähigkeit
vorkommenden Wasserhärte
entspricht. Damit wird vermieden, dass ein Regeneriervorgang zu
spät gestartet
wird, so dass ein Härtedurchbruch
zuverlässig
vermieden wird. Weiterhin wird der Verbrauch an Regeneriersalz nur geringfügig höher sein
als bei Berücksichtigung
der tatsächlich
vorliegenden (und nur aufwändig
genau bestimmbaren) Wasserhärte.
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Würde diese
erste Kalibrierkennlinie auch zur Steuerung der Verschneidevorrichtung
(bzw. der Anteile von Roh- und Weichwasser im Verschnittwasser)
eingesetzt, so würde
in den meisten Fällen
die Wasserhärte
im Rohwasser überschätzt, und
die tatsächliche
Wasserhärte
im Verschnittwasser wäre
in den meisten Fällen
niedriger als im Rahmen der Steuerung vorgegeben. Mit anderen Worten,
die Abweichung der tatsächlichen
Wasserhärte
im Verschnittwasser vom Zielwert wäre weit größer als aufgrund der Variation
der Wasserhärten
bei gleichem Leitwert in verschiedenen Trinkwasserzusammensetzungen
zu erwarten ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
verwendet deshalb eine zweite Kalibrierkennline (Kalibrierkurve).
Die aus der zweiten Kalibrierkurve bestimmte Wasserhärte ergibt
sich aus einem Datensatz vieler Wasseranalysen als (zumindest in
guter Näherung) mittlerer
Wert aller bei dieser Leitfähigkeit
vorkommenden Wasserhärten.
Mit dieser zweiten Kurve ist es möglich, eine größere Übereinstimmung
zwischen der aus der Leitfähigkeit
bestimmten Härte
des Rohwassers und der tatsächlichen
Wasserhärte
im Rohwasser zu erhalten. Damit wird auch die Einstellung bzw. Steuerung
der Wasserhärte
im Verschnittwasser genauer. Die Standardabweichung der tatsächlichen Wasserhärte von
der als Zielwert der Verschnitt-Steuerung eingestellten Wasserhärte entspricht
dann im Wesentlichen nur der Variation, die sich aus den möglichen
Wasserhärten
verschiedener Wassertypen bei gleichem elektrischen Leitwert ergibt.
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Durch
die Verwendung der beiden Kalibrierkurven ist eine im Vergleich
zum Stand der Technik viel genauere Verschneidung gewährleistet,
wobei gleichzeitig Härtedurchbrüche zuverlässig vermieden werden.
Im Rahmen der Erfindung ist es insbesondere gut möglich, vorgegebene
Toleranzgrenzen der Härte
im Verschnittwasser einzuhalten. Die Verwendung von teuren ionenselektiven
Elektroden ist nicht erforderlich; das erfindungsgemäße Verfahren
benötigt
nur herkömmliche
summarische Leitwerte.
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Insbesondere
können
mittels der Erfindung die in der Norm E DIN 19636-100, 2006-07 festgelegten
Toleranzgrenzen problemlos und kostengünstig eingehalten werden. In
der besagten Norm heißt
es: „Die
Summe der Erdalkali-Ionen
im Verschnittwasser darf bei jedem eingestellten Wert um nicht mehr
als +0,4 mol/m3 und –0,2 mol/m3 von
diesem abweichen." Bei
Verwendung nur der ersten Kalibrierkurve wäre die Einhaltung der Norm
meist nicht möglich (abhängig von
der Schwankungsbreite der Rohwasserzusammensetzung).
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Die
Bestimmung des ersten Teilstroms V(t)teil1weich kann
direkt (mittels eines Durchflussmessers in diesem Teilstrom) oder
indirekt (mittels Durchflussmessern in anderen Volumenströmen, aus
deren Messergebnisse sich der erste Teilstrom ergibt) erfolgen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird zumindest der erste Teilstrom
(für die
Bestimmung des Regenerationszeitpunkts), und bevorzugt auch der
zweite Teilstrom (für
eine genauere Kontrolle der Zusammensetzung des Verschnittwassers)
bestimmt. Man beachte, dass es zur Bestimmung der beiden Teilströme V(t)teil1weich und V(t)teil2roh ausreicht, einen
der beiden Teilströme
direkt zu bestimmen (was beim ersten Teilstrom V(t)teil1weich sowohl
vor als auch nach der Enthärtung
erfolgen kann) und zusätzlich
entweder den zufließenden
(eingehenden) Rohwasserstrom V(t)roh oder
den abfließenden
(ausgehenden) Verschnittwasserstrom V(t)verschnitt zu
bestimmen, wobei im Normalbetrieb der Wasserenthärtungsanlage gilt:
V(t)roh = V(t)verschnitt =
V(t)teil1weich + V(t)teil2roh.
Der nicht direkt bestimmte Teilstrom kann dann durch Differenzbildung
errechnet werden (indirekte Bestimmung des Teilstroms). Der Buchstabe
t steht für
die Zeit.
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Die
vorliegende Erfindung kann insbesondere dazu eingesetzt werden,
Trinkwasser zu enthärten,
insbesondere in Hauswasserversorgungssystemen. Eine erfindungsgemäß betriebene
Wasserenthärtungsanlage
kann an ein Hauswasserversorgungssystem ohne großen Installationsaufwand angeschlossen
und sofort betrieben werden. Die Wasserenthärtungsanlage stellt sich über die
Leitfähigkeitsmessung
auf die lokale Wasserzusammensetzung automatisch ein, wobei durch
die beiden Kalibrierkennlinien gute Härteabschätzungen sowohl für die automatische
Steuerung der Regeneration als auch für die automatische Steuerung
der Verschneidevorrichtung erreicht werden. Weitere manuelle Einstellungen
(etwa zur Kalibrierung) sind nicht notwendig.
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Bevorzugte Varianten der Erfindung
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Eine
besonders bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass
die aus der ersten Kalibrierkennlinie abgeleitete Gesamthärte I zumindest
abschnittsweise größer ist
als die aus der zweiten Kalibrierkennlinie abgeleitete Gesamthärte II.
Mit dieser Konstellation der Kalibrierkennlinien kann eine Unterschätzung der
Rohwasserhärte bezüglich der
Regeneration des Ionenaustauscherharzes vermieden werden, und ebenso
eine systematische Überschätzung der
Härte für die Verschnittsteuerung
vermieden werden. Mit anderen Worten, es wird einerseits eine rechtzeitige
Regeneration gewährleistet,
andererseits kann die gewünschte
Härte im
Verschnittwasser leichter innerhalb strenger Toleranzgrenzen für jedes
beliebige Rohwasser erhalten werden. Die Verwendung zweier unterschiedlicher Gesamthärten I und
II berücksichtigt
die unterschiedlichen vorgegebenen Toleranzen bei der Steuerung der
Regeneration und der Verschneidung. Bei der Verschneidung ist eine
Abweichung vom Sollwert nach oben und unten zugelassen, während bei
der Bestimmung der Regenerationsauslösung lediglich ein zu früher, nicht
jedoch ein zu später
Start zulässig ist.
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Bevorzugt
ist auch eine Verfahrensvariante, bei der die erste Kalibrierkennlinie
einen Umrechnungsfaktor von 28–35 μS/cm pro °dH, insbesondere 30–33 μS/cm pro °dH, verwendet.
Mit diesen Werten wird für
viele örtliche
Trinkwasserzusammensetzungs-Variationen eine für die Regeneration sichere, und
gleichzeitig salzsparende Umrechnung des Leitwerts auf die Wasserhärte vorgenommen.
Die Auswertung der Analysen von etwa 300 verschiedenen Trinkwässern hat
ergeben, dass bei Verwendung eines Umrechnungsfaktors von 28–35 μS/cm pro °dH, insbesondere
30–33 μS/cm pro °dH, die berechnete Wasserhärte einen
oberen Grenzwert des Spektrums an tatsächlich bei dieser Leitfähigkeit
auftretenden Wasserhärten
darstellt. Somit ist einerseits auf jeden Fall ein rechtzeitiger
Beginn des Regenerationsvorgangs gewährleistet, andererseits wird
nicht zu früh regeneriert,
so dass die in der DIN EN 14743 vorgegebene (minimale) Austauschkapazität von 4
mol (400 g CaCO3) pro Kilo eingesetztem
Regeneriersalz ohne Mühe überschritten
wird.
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Bevorzugt
ist ebenfalls eine Verfahrensvariante, bei der die zweite Kalibrierkennlinie
einen Umrechnungsfaktor von 35–44 μS/cm pro °dH, insbesondere
38–41 μS/cm pro °dH, verwendet.
Mit diesen Werten wird für
viele örtliche
Trinkwasserzusammensetzungs-Variationen eine für die Verschnittsteuerung recht
exakte Umrechnung des Leitwerts auf die Wasserhärte vorgenommen. Wie die Auswertung
der etwa 300 verschiedenen Trinkwasseranalysen zeigt, liegen mit
diesem zweiten Umrechnungsfaktor berechnete Wasserhärten im
mittleren Bereich des Spektrums an tatsächlich bei dieser Leitfähigkeit
auftretenden Wasserhärten.
Wird zur Steuerung der Verschneidung von Rohwasser und enthärtetem Wasser
von einer derart berechneten Rohwasserhärte ausgegangen, so liegt die
tatsächliche
Verschnittwasserhärte
ohne Mühe
innerhalb der in der Norm E DIN 19636-100, 2006-07 festgelegten
Toleranzgrenzen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass
die elektronische Steuereinheit die Auslösung des Regeneriervorgangs
anhand der aus der ersten Kalibrierkennlinie abgeleiteten Gesamthärte I des
Rohwassers, der durch das Ionenaustauscherharz geflossenen Rohwassermenge
(also der Weichwassermenge des integralen Teilstroms V(t)teil1weich) und einer in der Steuereinheit
abgespeicherten Kapazität
des Ionenaustauscherharzes veranlasst. Durch Vergleich der aus der
Rohwasserhärte
und -menge ermittelten Anzahl an ausgetauschten Härtebildnern
mit der anlagenspezifischen Kapazität wird gewährleistet, dass rechtzeitig
und automatisch eine Regeneration des erschöpften Harzes eingeleitet wird.
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Eine
bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass die Steuerung der
Verschneidevorrichtung nur anhand der aus der zweiten Kalibrierkennlinie
abgeleiteten Gesamthärte
II des Rohrwassers und der vorgegebenen Verschnittwasserhärte erfolgt.
In dieser Variante wird auf die Anteile der beiden Teilströme am Verschnittwasser
im Normalbetrieb der Wasserenthärtungsanlage
nur über
die Einstellung der Verschneidevorrichtung geschlossen (die sich
bei verschiedenen Einstellungen der Verschneidevorrichtung ergebenden
Anteile der Teilströme
müssen hierzu
vorab bestimmt und in der elektronischen Steuereinheit hinterlegt
werden); eine Rückkopplung der
Einstellung der Verschneidevorrichtung über eine Bestimmung der beiden
Teilströme
im Normalbetrieb erfolgt nicht. Dies vereinfacht die Steuerung der
Verschneidung erheblich. Bei konstanten Druckverhältnissen
an Zu- und Ableitung der Wasserenthärtungsanlage ist die Verschneidung
für die
meisten Anwendungen ausreichend genau. Diese Steuerungsvariante
kann auch übergangsweise
zu Beginn der Inbetriebnahme der Wasserenthärtungsanlage eingesetzt werden,
so lange noch keine Messwerte für
die beiden Teilströme
für eine
Rückkopplung
zur Verfügung
stehen.
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Eine
alternative, besonders bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor,
dass die Wasserenthärtungsanlage
mindestens zwei Durchflussmesser aufweist, dass eine direkte oder
indirekte Bestimmung des ersten Teilstroms V(t)teil1weich und
des zweiten Teilstroms V(t)teil2roh mit
den mindestens zwei Durchflussmessern erfolgt, und dass die Steuerung
der Verschneidevorrichtung anhand der aus der zweiten Kalibrierkennlinie
abgeleiteten Gesamthärte
II des Rohwassers und einer vorgegebenen Verschnittwasserhärte in Rückkopplung
mit den bestimmten Teilströmen
V(t)teil1weich und V(t)teil2roh erfolgt.
In dieser Variante werden die Teilströme im Normalbetrieb der Wasserenthärtungsanlage
ständig
kontrolliert (gemessen/bestimmt), und die Einstellung der Verschneidevorrichtung
wird im Rahmen eines Regelkreises automatisch so nachgeführt, dass
die Anteile der Teilströme
im Verschnittwasser im Normalbetrieb jederzeit der Vorgabe entsprechen,
die sich aus der gemessenen Rohwasserhärte (gemäß Gesamthärte II) und der vorgegebenen
Verschnittwasserhärte
ergibt. Dadurch können
Schwankungen der Anteile der Teilströme im Verschnittwasser, die
sich bei identischer Einstellung der Verschneidevorrichtung aufgrund
von Schwankungen von Außenbedingungen
(etwa der Druck des zulaufenden Rohwassers, oder die Größe des Entnahmeflusses
von Verschnittwasser) etwaig ergeben, ausgeglichen werden, und die
Verschnittwasserhärte
bleibt im Normalbetrieb besonders genau am Sollwert. Bei bekannter
Rohwasserhärte lässt sich
durch Steuerung der Volumenströme
von enthärtetem
Wasser und zugemischtem Rohwasser jede beliebige Verschnittwasserhärte zwischen
0°dH und
der Härte
des Rohwassers einstellen. Das Rohwasser kann beispielsweise über eine
Bypassleitung dem enthärteten
Wasser zugemischt werden. Zur exakten Einstellung der Verschnittwasserhärte muss die
Rohwasserhärte
genau bekannt sein. Die tatsächliche
Rohwasserhärte
weicht nur sehr wenig von der aus der zweiten Kalibrierkennlinie
bestimmten Gesamthärte
II des Rohwassers ab, so dass die Verschnittwasserhärte vom
eingestellten Wert kaum abweicht.
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Bei
einer bevorzugten Verfahrensvariante wird die Leitfähigkeit
der Regeneriermittellösung
mittels eines weiteren Leitfähigkeitssensors
bestimmt. Dies kann beispielsweise in der Zuleitung für Regeneriermittellösung zum
Harzbett während
des Regenerationsvorgangs erfolgen. Dadurch kann überprüft werden,
ob die Salzkonzentration in der Regeneriermittellösung für eine Regeneration
ausreichend ist. Bei einer zu geringen Salzkonzentration, beispielsweise
bei Salzmangel oder bei unvollständiger
Auflösung
des Salzes in der Sole, findet lediglich eine unvollständige Regeneration
des Harzes statt. Durch die Überprüfung der
Solekonzentration mittels Leitfähigkeitsmessung
wird eine unvollständige
Regeneration und damit verbunden ein nachfolgender Härtedurchbruch
vermieden. Eine zu geringe Salzkonzentration wird bevorzugt mittels
eines optischen oder akustischen Signalgebers angezeigt.
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In
den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch eine Wasserenthärtungsanlage
mit einer Ionenaustauschervorrichtung umfassend ein Ionenaustauscherharz,
einem Vorratsgefäß für die Bereitstellung
einer Regeneriermittellösung
zum Regenerieren des Ionenaustauscherharzes sowie einer Verschneidevorrichtung
zum Mischen von Rohwasser und enthärtetem Wasser, einem Leitfähigkeitssensor zur
Messung der Leitfähigkeit
des Rohwassers, mindestens einem, bevorzugt zwei Durchflussmessern, sowie
einer elektronischen Steuereinheit, die dadurch gekennzeichnet ist,
dass die elektronische Steuereinheit einen Speicher mit mehreren
abgespeicherten Kalibrierkennlinien zur Bestimmung der Gesamthärte des
Rohwassers aus der Leitfähigkeit umfasst.
Die Speicherung mehrerer Kalibrierkennlinien berücksichtigt, dass die Leitfähigkeit
ein Summenparameter darstellt, der alle im Wasser gelösten Ionen
erfasst, während
die Wasserhärte
lediglich von der Summe an Calcium- und Magnesium-Ionen abhängt. So
schwankt die bei einer bestimmten Wasserhärte vorliegende Leitfähigkeit,
je nachdem, welche Ionen außer
Calcium- und Magnesium-Ionen im Wasser noch enthalten sind. Bei
einem hohen Anteil an einwertigen Ionen wie Natrium oder Kalium
ergibt sich beispielsweise eine entsprechend hohe Leitfähigkeit,
obwohl die Gesamthärte,
also der Gehalt an Calcium- und Magnesium-Ionen gering sein kann. Andererseits
kann ein natriumarmes Wasser mit einem hohen Anteil Calcium- und Magnesium-Ionen eine
große
Wasserhärte
trotz relativ geringer Leitfähigkeit
aufweisen. Dies bedeutet, dass die bei einer bestimmten Leitfähigkeit
vorliegende Wasserhärte
innerhalb eines bestimmten Intervalls liegt. Die beiden Kalibrierkurven
berücksichtigen
dieses Intervall. Dadurch ist eine korrekte Steuerung von Regeneration und
Verschneidung möglich.
Die erfindungsgemäße Wasserenthärtungsanlage
ist insbesondere geeignet für
ein oben genanntes, erfindungsgemäßes Betriebsverfahren.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage
sieht vor, dass der Leitfähigkeitssensor,
mindestens ein Durchflussmesser und/oder die Verschneidevorrichtung
in einem Anschlusszwischenstück
zum Anbau der Wasserenthärtungsanlage
an eine Rohrleitung eines Wassernetzes angeordnet sind. Das Anschlusszwischenstück beinhaltet
Kanäle
für das
gesamte, zufließende
Rohwasser und das abfließende
(teil-)enthärtete
Verschnittwasser und kann an ein beliebiges, bereits vorhandenes
Anschlussstück
angeschlossen werden. Ein separater Anschluss ist nicht notwendig. Dadurch
ist der Einbau platzsparend, einfach und kostengünstig.
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Eine
andere, bevorzugte Ausführungsform sieht
vor, dass der Leitfähigkeitssensor,
mindestens ein Durchflussmesser und/oder die Verschneidevorrichtung
in einem Steuerkopf der Wasserenthärtungsanlage angeordnet sind.
Diese Ausführungsform
ermöglicht
eine besonders kompakte und kostengünstige Bauweise.
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Bevorzugt
ist auch eine Ausführungsform, bei
der eine Bypassleitung vorgesehen ist, in der die Verschneidevorrichtung
und ein Durchflussmesser für
den zweiten Teilstrom V(t)teil2roh des für die Verschneidung
verwendeten Rohwassers angeordnet sind. Derartige Bypassleitungen
ermöglichen
eine einfache Bauweise der Enthärtungsanlage.
Zudem ist es möglich, über die
Bypassleitung Stoffe wie Korrosionsschutzmittel zur weiteren Wasseraufbereitung zu
dosieren. Die Bypassleitung verlauft parallel zu dem Leitungsstrang,
welcher die Ionenaustauschervorrichtung enthält.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform,
welche vorsieht, dass die Verschneidevorrichtung ein Verschneideventil,
insbesondere ein Bypassventil, und einen Stellmotor umfasst, der
von der elektronischen Steuereinheit angesteuert wird. Mit dem Stellmotor
kann das Verschneideventil gut automatisch angesteuert werden. Mit
einer ein Bypassventil enthaltenden Verschneidevorrichting ist es
auf einfache Weise möglich,
durch partielles Öffnen
bzw. Schließen
des Bypassventils jedes Mischungsverhältnis zwischen Rohwasser und
enthärtetem
Wasser zu erhalten.
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Bei
einer anderen, bevorzugten Ausführungsform
ist ein weiterer Leitfähigkeitssensor
derart angeordnet, dass er mit der Regeneriermittellösung in
Kontakt kommt. Dies kann beispielsweise in der Zuleitung für Regeneriermittellösung zum
Harzbett oder im Solebehälter
selbst sein. Dadurch kann die Konzentration der Salzsole während der
Regeneration des Ionenaustauschers kontrolliert werden. Bei einer
zu geringen Salzkonzentration, z. B. durch Salzmangel oder bei unzureichenden
Lösezeiten,
kann das Ionenaustauscherharz nicht vollständig regeneriert werden, so
dass es zu einem frühzeitigen
Härtedurchbruch
kommt. Durch Kontrolle der Solekonzentration mittels Leitfähigkeitssensor
wird dies vermieden. Bevorzugt ist weiterhin ein akustischer oder
optischer Signalgeber vorgesehen, der eine zu niedrige Konzentration
der Regeneriermittellösung
meldet.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der
Zeichnung. Ebenso können
die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale
erfindungsgemäß jeweils einzeln
für sich
oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden.
Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als
abschließende
Aufzählung
zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung
der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung und Zeichnung
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Die
Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Diagramm-Darstellung der titrimetrisch bestimmten Gesamthärte in Abhängigkeit von
der gemessenen Leitfähigkeit
bei verschiedenen Trinkwässern;
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2:
den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage;
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3:
den schematischen Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit der Problematik, für
Wasser, insbesondere Trinkwasser oder Hauswasser, die Wasserhärte so zu
bestimmen, dass einerseits die Regeneration eines Ionentauschers
und andererseits die Einstellung der Wasserhärte in einem Verschnittwasser
(gemischt aus Roh- und Weichwasser) in einer Wasserenthärtungsanlage
mit guter Genauigkeit erfolgt. Eine einfache Möglichkeit, die Wasserhärte von
Rohwasser abzuschätzen,
ist die Messung der elektrischen Leitfähigkeit des Rohwassers.
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Zur
Darstellung in 1 wurden ca. 300 verschiedene
Trinkwässer
in der Bundesrepublik Deutschland untersucht und deren Leitfähigkeit
sowie die Gesamthärte
bestimmt. Die Messung der Leitfähigkeit
erfolgte mittels Konduktometer, während die Gesamthärte titrimetrisch
ermittelt wurde.
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Die
Bestimmung der Gesamthärte
anhand einer Leitfähigkeitsmessung
ist im Gegensatz zur titrimetrischen Bestimmungsmethode schnell
und einfach durchführbar
und deshalb zur Steuerung in Wasserenthärtungsanlagen weit verbreitet.
Man erkennt aber in 1, dass Wässer, deren Leitfähigkeit beispielsweise
mit 625 μS/cm
ermittelt wurde, eine Gesamthärte
zwischen etwa 14°dH
und 20°dH
aufweisen. Im Allgemeinen lässt
sich aus der elektrischen Leitfähigkeit
eines Wassers nicht auf einen exakten Härtewert schließen, sondern
nur auf einen Bereich, in dem die Wasserhärte tatsächlich liegen wird. Die Variation
der Wasserhärte
in Abhängigkeit
von der Leitfähigkeit
kann dabei über
Probenahmen ermittelt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung
wird diese Variation typischerweise für eine geplante Einsatzregion
einer Wasserenthärtungsanlage,
wie hier die Bundesrepublik Deutschland, vorab bestimmt.
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Um
bei einer Wasserenthärtungsanlage
einen Härtedurchbruch
zu vermeiden, muss mit dem Regenerationsvorgang des erschöpften Ionenaustauscherharzes
rechtzeitig begonnen werden. Die aus der gemessenen Leitfähigkeit
bestimmte Gesamthärte
I, die zur Steuerung des Regenerationsvorgangs herangezogen wird,
darf deshalb nicht kleiner sein als die größte, bei dieser Leitfähigkeit
titrimetrisch bestimmte, d. h. in der Praxis auftretende Gesamthärte. Nur
so ist garantiert, dass die Regeneration bei jeder beliebigen Wasserzusammensetzung rechtzeitig
gestartet wird. Die Bestimmung der Gesamthärte I aus der gemessenen Leitfähigkeit
zur Steuerung der Regeneration wird deshalb mittels einer ersten
Kalibrierkennlinie F1 durchgeführt.
Diese erste Kalibrierkennlinie F1 gibt (zumindest in guter Näherung)
die maximal auftretende Gesamthärte
in Abhängigkeit
von der Leitfähigkeit
wieder; F1 besitzt hier (in 1) eine
Steigung von etwa 31 μS/cm°dH und verläuft als
Ursprungsgerade.
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Um
einen Härtedurchbruch
zu vermeiden, könnte
zwar auch eine Kalibrierkennlinie mit einer noch geringeren Steigung
als F1 eingesetzt werden; in diesem Fall würde jedoch Regeneriersalz verschwendet.
Die für
Enthärter
gültige
Norm DIN EN 14743 sieht vor, dass je Kilogramm des während einer Regeneration
verwendeten Salzes mindestens eine Austauschkapazität von 4
mol (400 g CaCO3) erzielt werden muss und
limitiert somit den Salzverbrauch. Es wird deshalb im Rahmen der
Erfindung zur Bestimmung der Gesamthärte bevorzugt keine Kalibrierkennlinie
verwendet, deren Steigung merklich geringer ist als diejenige von
F1. Dadurch ist sichergestellt, dass die Anforderungen der DIN EN 14743
bezüglich
der Besatzung gut zu erfüllen
sind.
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Aus
gesundheitlichen, technischen oder wirtschaftlichen Gründen ist
es oft notwendig, lediglich teilenthärtetes Wasser einzusetzen.
Hierzu ist eine Vorrichtung zum Mischen von enthärtetem Wasser und Rohwasser
notwendig. In der Regel wünscht
ein Anwender einen bestimmten Zielwert von Wasserhärte mit
gewissen Toleranzen im Verschnittwasser einzuhalten. Zusätzlich sieht
die E DIN 19636-100, 2006-07 maximale Toleranzen vor, beispielsweise dass
die Summe der Erdalkali-Ionen im Verschnittwasser bei unterschiedlichen
Volumenströmen
und einem Zielwert von 8°dH
um nicht mehr als +0,4 mol/m3 und –0,2 mol/m3 von diesem abweichen darf. Bei einem eingestellten
Wert von 8°dH
muss der tatsächliche
Wert im Verschnittwasser dann zwischen 6,9°dH und 10,2°dH liegen.
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Um
möglichst
enge Toleranzgrenzen der Verschnittwasserhärte – und insbesondere die obige Norm – einhalten
zu können,
sieht die Erfindung vor, die Bestimmung der Gesamthärte II aus
der gemessenen Leitfähigkeit
des Rohwassers zur Steuerung der Verschneidevorrichtung mittels
einer zweiten Kalibrierkennlinie F2 durchzuführen. Die zweite Kalibrierkennline
F2 gibt (zumindest in guter Näherung) die
gemittelte auftretende Gesamthärte
in Abhängigkeit
von der Leitfähigkeit
wieder. Die Kalibrierkennlinie F2 besitzt hier (in 1)
eine Steigung von etwa 39 μS/cm°dH und verläuft ebenfalls
als Urpsrungsgerade.
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Anhand
dieser zweiten Kalibrierkennlinie F2 ermittelt man z. B. bei einer
gemessenen Leitfähigkeit
von 625 μS/cm
eine Gesamthärte
II von 16°dH. 1 zeigt,
dass Wässer,
deren Leitfähigkeit
mit 625 μS/cm
ermittelt wurde, eine Gesamthärte
zwischen etwa 14°dH
und 20°dH
aufweisen. Die untere Grenze wird dabei durch die Gerade F3 mit
einer Steigung von etwa 46 μS/cm°dH bestimmt,
während die
Kalibrierkennlinie F1 die maximale Gesamthärte I in Abhängigkeit
von der Leitfähigkeit
wiedergibt. Um eine vorgegebene Verschnittwasserhärte von
beispielsweise 8°dH
zu erzielen, muss das Rohwasser mit enthärtetem Wasser im Verhältnis 1:1
gemischt werden. Selbige Verschneidung führt bei einer Rohwasserhärte von
14°dH zu
einer Verschnittwasserhärte
von 7°dH,
wohingegen eine derartige Verschneidung von Rohwasser und enthärtetem Wasser bei
einer Rohwasserhärte
von 20°dH
eine Verschnittwasserhärte
von 10°dH
ergibt. Bei einer eingestellten Verschnittwasserhärte von
8°dH beträgt die tatsächliche
Verschnittwasserhärte
somit 7°dH
bis 10°dH. Die
Vorgabe der Norm E DIN 19636-100, 2006-07 bezüglich der Verschneideeinrichtung
ist somit in jedem Fall erfüllt,
wenn zur Bestimmung der Gesamthärte
II aus der Leitfähigkeit
die Kalibrierkennlinie F2 herangezogen wird.
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Würde man
die mit der Kalibrierkennlinie F1 bestimmte Gesamthärte I bei
625 μS/cm
von 20°dH zur
Steuerung der Verschneidung heranziehen, so müsste man das Rohwasser mit
enthärtetem
Wasser im Verhältnis
1:1,5 mischen, um eine Verschnittwasserhärte von 8°dH zu erhalten. Selbiges Mischungsverhältnis würde bei
einer Rohwasserhärte
von 14°dH
zu einer Verschnittwasserhärte
von 5,6°dH führen. Dies
liegt außerhalb
der vorgegebenen Toleranzgrenzen. Die für die Steuerung der Regeneration verwendete
Kalibrierkennlinie F1 ist deshalb zur Steuerung der Verscheidevorrichtung
nicht geeignet.
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Die
Verwendung zweier unterschiedlicher Gesamthärten I und II berücksichtigt
die unterschiedlichen vorgegebenen Toleranzen bei der Steuerung der
Regeneration und der Verschneidung. Bei der Verschneidung ist eine
Abweichung vom Sollwert nach oben und unten zugelassen, während bei
der Bestimmung der Regenerationsauslösung lediglich ein zu früher, nicht
jedoch ein zu später
Start zulässig ist.
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Die
Gesamthärten
I und II sind hypothetische Werte, fehlerbehaftet durch den unterschiedlichen Anteil
an einwertigen Ionen wie Natrium und Kalium bei verschiedenen Wässern. Mit
den beiden Kalibrierkennlinien F1 und F2 werden unterschiedliche Fehlertoleranzen
zugelassen bzw. genutzt.
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Man
beachte, dass die Kalibrierkennlinien F1 und F2 im gezeigten Beispiel
als Geraden verlaufen, was die rechnerische Beschreibung der Kalibrierkennlinien
erleichtert. Grundsätzlich
sind aber erfindungsgemäß auch nicht-lineare
Kalibrierkurven für die
Bestimmung der Gesamthärten
I und II denkbar, die beispielsweise als Polynome angenähert werden.
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Die 2 zeigt
einen schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage 1 mit
einem Zulauf 2 für
zulaufendes Rohwasser und einem Ablauf 3 für ablaufendes
enthärtetes
bzw. teilenthärtetes
Wasser, einem Anschlusszwischenstück 4 zum Anbau einer mit
Ionenaustauscherharz 5 gefüllten Ionenaustauschvorrichtung 6 an
eine Rohrleitung eines Wassernetzes sowie einem mit Salzsole (Regeneriermittellösung) 7 gefüllten Behälter 8 zur
Regeneration von erschöpftem
Ionenaustauscherharz 5. Die Bereitstellung von teilenthärtetem Wasser
durch Mischen von Rohwasser und enthärtetem Wasser erfolgt mit Hilfe
eines Verschneideventils 9, das über einen Stellmotor 10 angesteuert
wird. Eine elektronische Steuervorrichtung 11 empfängt Signale
eines im Anschlusszwischenstück 4 im
Rohwasserbereich angeordneten Leitfähigkeitssensors 12 und
eines ebenfalls dort angeordneten Wasserzählers (Durchflussmessers) 13 für den gesamten
eingehenden Rohwasservolumenstrom V(t)roh sowie
eines Wasserzählers 14,
der den Volumenstrom (erster Teilstrom) an enthärtetem Wasser V(t)teil1weich erfasst.
Die Wasserzähler 13, 14 erfassen
den momentanen (bei Zeit t vorliegenden) Volumenstrom und addieren
mit Hilfe der elektronischen Steuervorrichtung das Wasservolumen.
In der elektronischen Steuervorrichtung 11 sind die zwei
Kalibrierkennlinien F1 und F2 hinterlegt, mit denen jeweils ein
Wert für
die Gesamthärte
des Rohwassers ermittelt wird.
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Die
mit der ersten Kalibrierkennlinie F1 berechnete Gesamthärte I sowie
die mit dem Wasserzähler 14 gemessene,
durch die Ionenaustauschervorrichtung 6 geströmte Wassermenge
werden zur Steuerung der Regeneration des Ionenaustauscherharzes 5 verwendet.
Hierzu wird bei Erreichen des Erschöpfungszustandes des Ionenaustauscherharzes 5 ein
Ventil 15 mit Hilfe eines Motors 16 derart angesteuert,
dass Salzsole in die Ionenaustauschervorrichtung 6 fließen kann
und das Ionenaustauscherharz 5 regeneriert wird (Während der
Regeneration sollte der normale Wasserstrom durch das Ionenaustauscherharz 5 unterbunden
sein; in dieser Zeit kann der Wasserstrom jedoch durch einen weiteren
Behälter
mit Ionentauscherharz geleitet werden, so genannter "Pendelbetrieb". Im Rahmen der Erfindung weist
die Ionenaustauschervorrichtung 6 vorteilhafter Weise zwei
mit Ionenaustauscherharz 5 gefüllte Behälter für besagten Pendelbetrieb auf).
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Für die Steuerung
der Verschneidung wird die Gesamthärte II mit der zweiten in der
elektronischen Steuerung hinterlegten Kalibrierkennlinie F2 berechnet.
Der momentane zweite Teilstrom V(t)teil2roh an
nicht enthärtetem
Rohwasser, der dem Verschnittwasserstrom V(t)verschnitt zugeführt wird,
wird als Differenz der momentanen Volumenströme V(t)roh und V(t)teil1weich in der Steuervorrichtung 11 errechnet.
Die Mischungsanteile V(t)teil2roh und V(t)teil1weich sind durch die Rohwasserhärte und
die Verschnittwasserhärte vorgegeben
und in der elektronischen Steuervorrichtung 11 hinterlegt
bzw. werden von dieser berechnet. Das Verschneideventil 9 wird
entsprechend der gewünschten
Härte im
Verschnittwasser über
den Stellmotor 10 angesteuert. Zur Kontrolle (insbesondere Rückkopplung)
dienen der Wasserzähler 13 im
Rohwasserbereich und der Wasserzähler 14,
der den Teilstrom an enthärtetem Wasser
erfasst. Im Leitungsabschnitt 20, welcher den ersten Teilstrom V(t)teil1weich von Weichwasser führt, kann
ein Rückschlagventil
(nicht eingezeichnet) vorgesehen sein, um zu verhindern, dass Rohwasser
in den Ablauf der Ionenaustauschervorrichtung 6 einfließt.
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In
der Ausführungsform
der Erfindung von 1 sind einzelne Komponenten
wie der Leitfähigkeitssensor 12 und
der Wasserzähler 13 im
Anschlusszwischenstück 4 angeordnet.
Ein derartiges Anschlusszwischenstück 4 kann an ein beliebiges, bereits
vorhandenes Anschlussstück
angeschlossen werden. Ein separater Anschluss ist nicht notwendig. Dadurch
ist der Einbau der erfindungsgemäßen Anlage 1 platzsparend,
einfach und kostengünstig.
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Ebenso
ist es möglich,
die einzelnen Komponenten der Wasserenthärtungsanlage 1 auf
eine andere Art und Weise anzuordnen.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage 1 zeigt 3.
Es werden nur die wesentlichen Abänderungen gegenüber der
vorhergehenden Ausführungsform
erläutert.
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In
der Ausführungsform
von 3 befinden sich das Verschneideventil 9 sowie
ein Wasserzähler (Durchflussmesser) 17 in
einer Bypassleitung 18 zur Ionenaustauschervorrichtung 6.
Der Wasserzähler 17 erfasst
direkt die Teilmenge V(t)teil2roh an Rohwasser,
die dem enthärteten
Wasser V(t)teil1weich zugemischt wird. Die
Signale werden an die elektronische Steuervorrichtung 11 weitergeleitet,
die entsprechend der vorgegeben Verschnittwasserhärte das Verschneideventil 9 über den
Stellmotor 10 ansteuert. Die elektronische Steuervorrichtung 11 kann
in einem Steuerkopf 19 der Ionenaustauschervorrichtung 6 integriert
sein oder extern angeordnet sein. Ebenso sind in dieser beispielhaften
Ausführungsform
der Leitfähigkeitssensor 12 zur
Messung der Leitfähigkeit
des Rohwassers und der Wasserzähler 14,
der die Menge an enthärtetem
Wasser (also V(t)teil1weich) misst, im Steuerkopf 19 positioniert
(wobei die Leitfähigkeitsmessung
vor der Enthärtung
erfolgt). In der elektronischen Steuervorrichtung 11 sind
wiederum zwei verschiedene Kalibrierkennlinien F1 und F2 zur Bestimmung
der Gesamthärte
des Rohwassers aus der mit Hilfe des Leitfähigkeitssensors 12 gemessenen
Leitfähigkeit
abgespeichert.
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Zusammenfassend
schlägt
die Erfindung vor, bei einer Wasserenthärtungsvorrichtung (1),
welche einen zufließenden
Rohwasserstrom V(t)roh in zwei Teilströme V(t)teil1weich, V(t)teil2roh aufspaltet,
einen Teilstrom V(t)teil1weich einer Vollenthärtung unterzieht, und
danach die beiden Teilströme
zu einem Verschnittwasserstrom V(t)verschnitt vereint,
für die
Ermittlung der Wasserhärte
aus der elektrischen Leitfähigkeit
des Rohwassers zwei verschiedene Umrechungen von der gemessenen
elektrischen Leitfähigkeit auf
die Rohwasserhärte
vorzusehen. Die Umrechnung mit einer ersten Kalibrierkurve (F1)
ist konservativ und gibt die maximal auftretenden Wasserhärten bei
verschiedenen Leitfähigkeiten
wieder; sie wird zur automatischen Steuerung der Regeneration eines
Ionenaustauscherharzes (5) bei bekannter Kapazität des Ionenaustauscherharzes
verwendet. Die Umrechnung mit einer zweiten Kalibrierkurve (F2)
ist realitätsnah
und gibt die mittleren (d. h. mit dem kleinsten statistischen Fehler
behafteten) Wasserhärten
bei verschiedenen Leitfähigkeiten
wieder; sie wird zur Steuerung der Verschneidevorrichtung (d. h. der
Anteile der beiden Teilströme
am Verschnittwasser) eingesetzt. Mit der Erfindung können experimentell
ermittelte Variationen in der Wasserzusammensetzung (und damit unterschiedliche
Zusammenhänge
von Leitfähigkeit
und Wasserhärte)
berücksichtigt werden,
um den Regenerationszeitpunkt optimal zu bestimmen und Toleranzen
der Verschnittwasserhärte
gegenüber
einem Sollwert zu minimieren.
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- 1
- Wasserenthärtungsanlage
- 2
- Zulauf
für Rohwasser
- 3
- Ablauf
für (teil-)enthärtetes Verschnittwasser
- 4
- Anschlusszwischenstück
- 5
- Ionenaustauscherharz
- 6
- Ionenaustauschervorrichtung
- 7
- Salzsole
(Regeneriermittellösung)
- 8
- Solebehälter (Vorratsgefäß)
- 9
- Verschneideventil
- 10
- Stellmotor
- 11
- elektronische
Steuervorrichtung
- 12
- Leitfähigkeitssensor
- 13
- Wasserzähler Rohwasser
(gesamtes zufließendes
Rohwasser)
- 14
- Wasserzähler enthärtetes Wasser
(erster Teilstrom)
- 15
- Ventil
- 16
- Stellmotor
- 17
- Wasserzähler Rohwasser
(zweiter Teilstrom)
- 18
- Bypassleitung
- 19
- Steuerkopf
- 20
- Leitungsabschnitt