DE102010028756A1

DE102010028756A1 - Verfahren zur Regeneration einer Wasserenthärtungsanlage

Info

Publication number: DE102010028756A1
Application number: DE102010028756A
Authority: DE
Inventors: Dr. Söcknick Ralf; Peter Stallmann; Walter Kühn; Dr. Haug Alexander
Original assignee: Judo Wasseraufbereitung GmbH
Current assignee: Judo Wasseraufbereitung GmbH
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2011-11-10
Also published as: PL2385020T3; ES2620468T3; EP2385020A1; EP2385020B1

Abstract

Ein Verfahren zur Regeneration einer Wasserenthärtungsanlage (1), wobei Salzsole (9) mit Verdünnungswasser vermischt wird und die verdünnte Salzsole in eine Enthärtungsvorrichtung (4), insbesondere umfassend mindestens einen Behälter (5a, 5b) mit Ionentauscherharz (6), eingeleitet wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass Salzsole (9) während ihres Transports zur Enthärtungsvorrichtung (4) mit einer Pumpe (10) in einen Strom von Verdünnungswasser zudosiert wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann das Mischungsverhältnis in einer verdünnten Salzsole, die einer Enthärtungsvorrichtung zugeführt wird, an die jeweilige Betriebssituation angepasst werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration einer Wasserenthärtungsanlage,
wobei Salzsole mit Verdünnungswasser vermischt wird und die verdünnte Salzsole in eine Enthärtungsvorrichtung, insbesondere umfassend mindestens einen Behälter mit Ionentauscherharz, eingeleitet wird.
Ein solches Verfahren ist aus der DE 43 13 468 C2 bekannt geworden.
Zur Bereitstellung von enthärtetem Wasser wird das zu enthärtende Wasser (auch Rohwasser genannt) durch eine Enthärtungsvorrichtung geleitet.
Enthärtungsvorrichtungen basieren typischerweise auf dem Prinzip des Ionentauschs. Die Härtebildner Calziumionen und Magnesiumionen werden dabei gegen Natriumionen ausgetauscht. Dazu wird ein Ionentauscherharz eingesetzt, über welches das zu enthärtende Wasser geleitet wird.
Ein Ionentauscherharz kann aber nur eine begrenzte Menge an Härtebildnern binden. Ist das Ionentauscherharz erschöpft, so wird über das Ionentauscherharz geleitetes Wasser nicht mehr enthärtet. Daher muss das Ionentauscherharz rechtzeitig vor einer Erschöpfung regeneriert werden. Dazu wird eine Regeneriermittellösung, in der Regel eine Kochsalzlösung, über das Harz geleitet. Die im Regeneriermittel enthaltenen Natriumionen verdrängen dabei die Härtebildner im Ionentauscherharz.
Aus der WO 03/087460 A1 ist es bekannt, im Rahmen einer Regeneration mit einer Pumpe aus einem Solebehälter gesättigte Salzsole direkt in einen Harzbehälter zu befördern. Dieses Vorgehen ist zwar einfach, jedoch ist die Salzausnutzung bei Verwendung von gesättigter Salzsole zur Regeneration relativ schlecht. Es wird weit mehr Salz zur Regeneration verbraucht als nötig.
Die DE 43 13 468 C2 schlägt vor, zusätzlich zu einem Solebehälter (enthaltend festes Regeneriersalz und gesättigte Salzsole) einen Mischbehälter einzusetzen. Dieser Mischbehälter wird mit einer definierten Menge gesättigter Salzsole befüllt, und dann wird eine definierte Menge Frischwasser zugegeben, so dass eine verdünnte Salzsole im Mischbehälter vorliegt. Ein Teil des Inhalts des Mischbehälters wird dann in den Solebehälter abgelassen, um diesen aufzufüllen. Der restliche Inhalt des Mischbehälters steht für die nächste Regeneration zur Verfügung. Bei einer Regeneration wird der Inhalt des Mischbehälters mit einem Injektor, umfassend eine Treibwasserdüse, zum Ionentauscher befördert. Alternativ kann der Inhalt des Mischbehälters mit einer Pumpe zum Ionentauscher befördert werden.
Bei Verwendung eines Injektors erfolgt eine weitere Verdünnung der verdünnten Salzsole aus dem Mischbehälter mit Treibwasser. Injektoren sind in der Regel im Spritzgussverfahren hergestellt, und die damit verbunden Fertigungstoleranzen verursachen eine erhebliche Streuung des Mischungsverhältnisses von verdünnter Salzsole und Treibwasser, so dass die Konzentration des Regeneriermittels, welches dem Ionentauscher zugeführt wird, nur sehr schwierig genau einstellbar ist.
Bei Verwendung einer Pumpe wird die im Mischbehälter vorgelegte verdünnte Salzsole unmittelbar zur Regeneration eingesetzt. Eine Änderung des Mischungsverhältnisses von Frischwasser und konzentrierter Salzsole ist für die bereits vorgelegte verdünnte Salzsole gar nicht möglich, und für zukünftige im Mischbehälter zu bereitende Chargen allenfalls mit erheblichen Umbauten möglich. Eine solche Änderung könnte beispielsweise gewünscht sein, wenn die Regenerationszeit auf Kosten der Salzausbeute verkürzt werden soll (wozu eine höhere Salzkonzentration nötig wäre), oder wenn die unverdünnte Sole aufgrund von kurzen Lösezeiten noch nicht ihre (gesättigte) Endkonzentration erreicht hat.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Regeneration einer Enthärtungsvorrichtung bereitzustellen, bei dem das Mischungsverhältnis in einer verdünnten Salzsole, die der Enthärtungsvorrichtung zugeführt wird, an die jeweilige Betriebssituation angepasst werden kann.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Salzsole während ihres Transports zur Enthärtungsvorrichtung mit einer Pumpe in einen Strom von Verdünnungswasser zudosiert wird.
Im Rahmen der Erfindung wird in einem Vorratsgefäß eine (konzentrierte) Salzsole bereitgestellt, typischerweise wobei der Behälter auch festes Regeneriersalz enthält und die im Vorratsgefäß enthaltene Sole gesättigt ist. Mit einer Pumpe wird dann (konzentrierte) Salzsole aus dem Vorratsgefäß gefördert und einem Strom von Verdünnungswasser zudosiert. Das Gemisch von (konzentrierter) Salzsole und Verdünnungswasser wird in die Enthärtungsvorrichtung bzw. das Ionentauscherharz zur Regeneration eingeleitet.
Dadurch, dass das Gemisch (die verdünnte Salzsole) erst bei der Befüllung des Ionentauscherharzes bereitet wird, kann das Mischungsverhältnis in der verdünnten Salzsole kurzfristig eingestellt werden, etwa durch Einstellung der durch die Pumpe geförderten Solemenge pro Zeit, oder durch Justage des Verdünnungswasserstroms. Dadurch ist es möglich, sich auf eine geänderte Betriebssituationen einzustellen. Insbesondere können Schwankungen in der Konzentration der (konzentrierten) Salzsole, die sich durch unterschiedliche Lösezeiten, Salztablettengrößen oder Temperaturschwankungen ergeben können, ausgeglichen werden und eine bestimmte Konzentration der verdünnten Salzsole durch Nachregelung des Mischungsverhältnisses gehalten werden; ebenso kann die Konzentration der verdünnten Salzsole gezielt geändert werden, beispielsweise um durch Erhöhung der Konzentration die Regenerationszeit auf Kosten der Salzausbeute zu verkürzen.
Durch die Verwendung der Pumpe ist die Einstellung des Mischungsverhältnisses auch sehr viel genauer möglich als mit einem Injektor. Die Pumpe kann eine Förderung der (konzentrierten) Salzsole unabhängig vom Verdünnungswasserstrom vornehmen (anders als bei einem Injektor, bei denen neben Fertigungstoleranzen auch die Druckverhältnisse im System für das Saugverhalten relevant sind). Im Rahmen der Erfindung besteht auch keine Bindung an die Konzentration einer Salzsole in einem Mischbehälter; ein Mischbehälter zur Bevorratung von verdünnter Salzsole ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich unnötig.
Bevorzugte Varianten der Erfindung
Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Mischungsverhältnis von Salzsole zu Verdünnungswasser auf einen Wert zwischen 1:1 und 1:15, bevorzugt zwischen 1:3 und 1:8 eingestellt. Die angegebenen Mischungsverhältnisse ermöglichen eine optimale Salzausbeute, bei gleichzeitig guter Regenerationsgeschwindigkeit (d. h. kurzer notwendiger Einwirkzeit der verdünnten Salzsole auf das Ionentauscherharz). Die angegebenen Verhältnisse gelten insbesondere für gesättigte NaCl-Salzsole. Die Einstellung des Mischungsverhältnisses erfolgt bevorzugt über die Einstellung des Förderstroms an der Pumpe (d. h. das geförderte Volumen pro Zeit; man beachte, dass die Salzsole dabei auch schubweise/diskontinuierlich von der Pumpe gefördert werden kann, „Dosierpumpe”); es ist aber auch möglich, alternativ oder zusätzlich den Strom von Verdünnungswasser mit einem Regelorgan einzustellen. Zur Einstellung des Mischungsverhältnisses wird in der Regel eine elektronische Steuereinrichtung eingesetzt.
Ganz besonders vorteilhaft ist eine Verfahrensvariante, bei der die Konzentration der Salzsole oder der verdünnten Salzsole mit einem Sensor überwacht wird. Mittels des Sensors können Schwankungen in der Konzentration der (konzentrierten) Salzsole oder der verdünnten Salzsole erkannt werden, auf die dann im Rahmen der Steuerung der Regeneration reagiert werden kann.
Bei einer ganz besonders bevorzugten Weiterentwicklung dieser Variante wird das Mischungsverhältnis von Salzsole und Verdünnungswasser in Abhängigkeit von der experimentell bestimmten Konzentration der Salzsole oder der verdünnten Salzsole nachgeregelt. Dadurch kann die Konzentration der verdünnten Salzsole auf einen gewünschten Wert eingeregelt (und bei diesem gehalten) werden; dieser gewünschte Wert kann auch zwischen Regenerationen verändert werden. Insbesondere ist es möglich, eine niedrigere Konzentration der (konzentrierten) Salzsole als in Sättigung auszugleichen (etwa wenn festes Regeneriersalz erst kurz vor Regenerationsbeginn nachgefüllt wurde, und der Salzlösevorgang noch nicht abgeschlossen ist; in diesem Fall erkennt der Sensor den noch nicht abgeschlossenen Lösevorgang, und es wird entsprechend weniger stark verdünnt). Wird die Konzentration der (konzentrierten, unverdünnten) Salzsole überwacht, kann die Konzentration der verdünnten Salzsole über das Mischungsverhältnis von Salzsole und Verdünnungswasser bestimmt werden. Auf das Mischungsverhältnis kann insbesondere über die Einstellung des Förderstroms an der Pumpe und ggf. über die Einstellung eines Regelorgans im Strom des Verdünnungswassers rückgeschlossen werden, oder das Mischungsverhältnis kann mittels Durchflussmessern experimentell bestimmt werden. Für die Überwachung und Nachregelung wird eine elektronische Steuereinrichtung eingesetzt. Man beachte, dass die eigentliche Konzentration der Salzsole oder der verdünnten Salzsole nicht berechnet zu werden braucht; es genügt, wenn der Sensor einen Messwert erfasst, der von der Konzentration abhängt (bevorzugt direkt proportional), beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit.
Vorteilhafter Weise wird das Mischungsverhältnis von Salzsole und Verdünnungswasser erst dann nachgeregelt, wenn die experimentell bestimmte Konzentration der Salzsole oder der verdünnten Salzsole um mehr als einen ersten Grenzwert GW1 von einem vorgegebenen Sollwert SW abweicht. Dadurch kann die Häufigkeit der Regelvorgänge und damit der Verschleiß reduziert werden. Man beachte, dass GW1 und SW in den Einheiten des experimentellen Messwerts des Sensors angegeben werden können.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass eine Alarmmeldung erfolgt, wenn die experimentell bestimmte Konzentration der Salzsole oder der verdünnten Salzsole einen vorgegebenen Grenzwert GW2 unterschreitet. Durch den Alarm kann ein Benutzer auf einen Defekt oder einen Salzmangel („Leermeldung”) hingewiesen werden. Als Alarmsignal kann ein optisches und/oder akustisches und/oder elektrisches Signal und/oder ein Funksignal (beispielsweise an ein Mobiltelefon oder an die Leitwarte eines Gebäudes) eingesetzt werden. Zusätzlich zur Alarmmeldung kann die Regeneration abgebrochen, der Wasserfluss durch die Enthärtungsvorrichtung gesperrt und/oder eine Wasserentnahme an dem Wassersystem, welches der Wasserenthärtungsanlage nachgeordnet ist, gesperrt werden. Man beachte wiederum, dass GW2 in den Einheiten des experimentellen Messwerts angegeben werden kann.
Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei der zur Überwachung der Konzentration der Salzsole oder der verdünnten Salzsole die Leitfähigkeit der Salzsole oder der verdünnten Salzsole gemessen wird. Die elektrische . Leitfähigkeit ist direkt proportional zur Salzkonzentration und daher leicht auswertbar. Leitfähigkeitssensoren sind weiterhin kostengünstig und robust. Falls gewünscht kann zusätzlich zur Leitfähigkeit auch die Temperatur gemessen und deren Einfluss auf die Leitfähigkeit herausgerechnet werden.
Bevorzugt ist weiterhin eine Verfahrensvariante, bei der die Salzsole mit der Pumpe in den Sauganschluss eines Injektors dosiert wird. Handelsübliche Wasserenthärtungsanlagen sind in der Regel mit Injektoren ausgestaltet; eine Umrüstung auf das erfindungsgemäße Verfahren ist dann einfach und kostengünstig möglich. Klassische Nachteile eines Injektors (siehe oben) werden vermieden; der Injektor kann insbesondere einfach die gesamte von der Pumpe geförderte Solemenge einsaugen.
Bevorzugt ist auch eine Verfahrensvariante, bei der der Strom von Verdünnungswasser über ein Regelorgan gesteuert wird. Als Regelorgan kann beispielsweise ein Ventil, eine Drossel, eine Düse oder ein Durchflusskonstanthalter dienen. Das Regelorgan (etwa ein Ventil) kann über einen Stellmotor, der von der elektronischen Steuereinrichtung angesteuert wird, verstellt werden. Dadurch kann das Mischungsverhältnis von Salzsole zu Verdünnungswasser ebenfalls beeinflusst werden. Über die Steuerung der Pumpe und/oder des Regelorgans im Verdünnungswasserstrom lassen sich die Konzentration sowie der Strom bzw. das Volumen der Regeneriermittellösung exakt steuern.
Besonders bevorzugt ist auch eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die verdünnte Salzsole vor der Einleitung in die Enthärtungsvorrichtung eine Mischstrecke durchfließt. Konzentrationsunterschiede im Strom der Regeneriermittellösung (d. h. der verdünnten Salzsole) werden dann vermieden bzw. vor Erreichen der Enthärtungsvorrichtung ausgeglichen.
In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch eine Wasserenthärtungsanlage, umfassend

– eine Enthärtungsvorrichtung, insbesondere umfassend mindestens einen Behälter mit einem Ionentauscherharz,
– ein Vorratsgefäß enthaltend eine Salzsole,
– eine Pumpe,

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage, bei der ein Sensor, insbesondere ein Leitfähigkeitssensor, zur Messung der Konzentration der Salzsole oder der durch das Verdünnungswasser verdünnten Salzsole vorhanden ist. Mit dem Sensor können Schwankungen in der Konzentration der (konzentrierten) Salzsole oder der verdünnten Salzsole erkannt werden, so dass auf diese Schwankungen reagiert werden kann. Der Sensor ist bevorzugt in der Salzsole führenden Leitung oder im Zulauf für Regeneriermittellösung (Mischstrecke von der Dosierstelle zur Enthärtungsvorrichtung) angeordnet.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, dass eine elektronische Steuereinrichtung vorhanden ist, die dazu ausgebildet ist, anhand der vom Sensor übermittelten Messwerte ein Mischungsverhältnis von Salzsole und Verdünnungswasser an der Dosierstelle nachzuregeln. Dadurch können Schwankungen im der Konzentration der (konzentrierten) Salzsole ausgeglichen werden. Typischerweise regelt die Steuereinheit die Konzentration der verdünnten Salzsole auf einen gewünschten Wert ein. Die Steuereinheit stellt das Mischverhältnis am einfachsten über den Förderstrom der Pumpe ein; alternativ oder zusätzlich kann auch ein Regelorgan in der Verdünnungswasser führenden Leitung angesteuert werden. Die Steuereinheit enthält typischerweise eine Kennlinie zur Bestimmung des NaCl-Gehalts (d. h. der NaCl-Konzentration) aus den Sensordaten, beispielsweise den experimentell ermittelten Leitfähigkeitsdaten. Leitfähigkeitssensoren sind besonders kostengünstig und zuverlässig.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist ein Signalgeber vorhanden. Mit dem Signalgeber können insbesondere gemessene Solekonzentrationen, die stark (mehr als eine zulässige Grenze) von einem Sollwert abweichen, gemeldet werden. Der Benutzer kann dann die Ursache bestimmen (etwa Salzmangel) und Abhilfe schaffen (etwa festes Regeneriersalz nachfüllen).
Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der die Dosierstelle als ein Injektor ausgebildet ist. Über den Injektor ist die erfindungsgemäße Wasserenthärtungsanlage leicht nachrüstbar. Die Salzsole führende Leitung ist dabei am Sauganschluss des Injektors angeschlossen.
Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der in der Verdünnungswasser führenden Leitung ein Regelorgan angeordnet ist. Über das Regelorgan kann ebenfalls das Mischungsverhältnis von (konzentrierter) Salzsole und Verdünnungswasser eingestellt werden; die Pumpe braucht dann lediglich über eine ein/aus-Funktion zu verfügen. Als Regelorgan kann insbesondere ein Ventil, eine Drossel, eine Düse oder ein Durchflusskonstanthalter eingesetzt werden. Das Regelorgan ist typischerweise über einen Stellmotor zur Einstellung des Flusses an Verdünnungswasser verstellbar.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Mischstrecke vorhanden, die von der Dosierstelle zur Enthärtungsvorrichtung führt. Über die Dosierstelle können sich Konzentrationsunterschiede in der verdünnten Salzsole (etwa bei gepulster Zudosierung von Salzsole durch die Pumpe) ausgleichen, bevor das Ionentauscherharz erreicht wird.
Vorteilhaft ist eine Weiterbildung dieser Ausführungsform, wobei die Mischstrecke eine Mischkammer aufweist, in der eine Elektrode für die Erzeugung von Chlor angeordnet ist. Dadurch kann Chlorgas für eine Desinfektion des Ionentauscherharzes bereitgestellt werden.
Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der an der Dosierstelle zwei Düsen für Verdünnungswasser münden. Dadurch kann eine Grobverdünnung und eine Feinverdünnung apparativ voneinander getrennt werden, und eine Konzentrationseinstellung der verdünnten Salzsole (Regeneriermittellösung) kann mit höherer Genauigkeit erfolgen.
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.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage, zur Anwendung des erfindungsgemäßen Regenerationsverfahrens;
2 den schematischen Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage, zur Anwendung des erfindungsgemäßen Regenerationsverfahrens, mit einem Leitfähigkeitssensor in einer Mischstrecke;
3 einen Längsschnitt durch einen Steuerkopf einer erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage mit Mischkammersystem;
4 einen Schnitt durch den Steuerkopf entlang C-C in 3;
5 einen Schnitt durch den Steuerkopf entlang D-D in 3.
Die 1 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage 1, umfassend insbesondere eine Enthärtungsvorrichtung 4, einen Steuerkopf 20 und ein Vorratsgefäß 7 mit (konzentrierter) Salzsole 9.
Die Wasserenthärtungsanlage 1 ist über einen Zulauf 2 für Rohwasser an ein lokales Wassernetz, etwa das Trinkwassernetz angeschlossen. Im Normalbetrieb wird das Rohwasser aus dem lokalen Wassernetz über das geöffnete Ventil 19a den Behältern 5a, 5b mit Ionentauscherharz 6 der Enthärtungsvorrichtung 4 zugeleitet, dort enthärtet und über ein geöffnetes Ventil 19b einem Ablauf 3 für enthärtetes Wasser zugeführt. An den Ablauf 3 schließt sich beispielsweise eine Hauswasserinstallation an. Während des Normalbetriebs sind die Ventile 12 und 16 geschlossen. Man beachte, dass für einen Pendelbetrieb auch jeweils nur die Nutzung eines der Behälter 5a, 5b für die Enthärtung möglich ist, während der andere Behälter 5a, 5b ungenutzt bleibt oder gerade regeneriert wird (was im folgenden nicht näher erläutert werden soll).
Zur Regeneration des Ionentauscherharzes 6 in den Behältern 5a, 5b stellt eine Steuereinheit 21 im Steuerkopf 20 die Enthärtungsvorrichtung 4 auf Regenerationsbetrieb um. Das Ventil 12 im Zulauf 11 für Verdünnungswasser (auch bezeichnet als Verdünnungswasser führende Leitung 11) wird geöffnet, so dass Rohwasser über ein Durchfluss-Regelorgan 13 an einer Dosierstelle 14 einem Zulauf 15 für Regeneriermittellösung zufließt. Der Zulauf 15 mündet in die Behälter 5a, 5b (nur angedeutet in 1). An der Dosierstelle 14 wird dem Rohwasserstrom (konzentrierte) Salzsole 9 zudosiert, welche mit einer Pumpe 10 über die Salzsole führende Leitung 10a aus dem Vorratsgefäß 7 gefördert wird. Die Salzsole 9 ist normalerweise gesättigt, da im Vorratsgefäß 7 die Salzsole 9 über festem Regneneriersalz 8 steht. Man beachte, dass die Salzsole 9 aus einem Nebenabteil des Vorratsgefäßes 7, das durch eine Zwischenwand 23 abgetrennt ist, gepumpt wird; das Nebenabteil wird aus dem Hauptabteil des Vorratsgefäßes 7 über das Ventil 24 befüllt, welches über einen Schwimmerschalter 22 angesteuert wird.
Da durch das Rohwasser die Salzsole 9 verdünnt wird, wird der Rohwasserstrom an der Dosierstelle 14 auch als Verdünnungswasserstrom bezeichnet. Die verdünnte Salzsole („Regeneriermittellösung”) wird im Zulauf 15 durchmischt (d. h. der Zulauf 15 dient gleichzeitig als Mischstrecke). Die verdünnte Salzsole fließt nach Passieren der Behälter 5a, 5b über einen Ablauf 17 für verbrauchte Regeneriermittellösung bei geöffnetem Ventil 16 einem Abwasserkanal 18 zu.
Man beachte, dass die Steuereinheit 21 im Steuerkopf 20 im gezeigten Ausführungsbeispiel alle Ventile 19a, 12, 19b, 16 der Enthärtungseinrichtung 4 sowie die Pumpe 10 und das Regelorgan 13 ansteuert.
Zur Regeneration des Ionenaustauscherharzes 6 wird also die Salzsole 9 mittels der Pumpe 10 in den Zulauf 11 für Verdünnungswasser zudosiert. Der Förderstrom der Pumpe 10 (welcher kontinuierlich oder gepulst sein kann) kann über eine elektronische Steuereinrichtung 21 gesteuert werden. Der Strom mit Verdünnungswasser kann in der dargestellten Ausführungsform über das Regelorgan 13, das von der elektronischen Steuereinrichtung 21 gesteuert wird, ebenfalls variiert werden.
Die Erfindung ermöglicht es, Salzsole 9 je nach Anforderung gezielt zu verdünnen und dann als Regeneriermittellösung zur Verfügung zu stellen. So kann beispielsweise für eine schnelle Regeneration die Regeneriermittellösung konzentrierter sein, wohingegen die Salzsole 9 für eine salzsparende Regeneration mehr verdünnt wird. Die Praxis hat gezeigt, dass insbesondere ein Mischungsverhältnis Salzsole 9 zu Verdünnungswasser zwischen 1:3 und 1:8 eine hohe Salzausbeute bei akzeptabler Regenerationsgeschwindigkeit ergibt.
Die Regeneriermittellösung wird erst bereitet, wenn die Behälter 5a, 5b auch mit der Regeneriermittellösung beschickt werden. Die Salzsole 9 wird also erst während des Transports zum Ionentauscherharz mit dem Verdünnungswasser vermischt; eine Zwischenlagerung von Regeneriermittellösung findet nicht statt.
Die 2 zeigt den schematischen Aufbau einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage 1; im folgenden werden die Unterschiede zur Ausführungsform von 1 erläutert.
In der Ausführungsform von 2 wird die Konzentration der verdünnten Salzsole (Regeneriermittellösung) mittels eines Leitfähigkeitssensors 25 im Zulauf 15 für Regeneriermittellösung überwacht. Die gemessene Leitfähigkeit ist dabei direkt proportional zur Konzentration der Regeneriermittellösung.
Die Konzentration der Regeneriermittellösung wird von der elektronischen Steuereinheit 21 nachgeregelt, wenn die durch den Leitfähigkeitssensor 25 bestimmte Konzentration von einem vorgegebenen Sollwert SW abweicht. Konzentrationsschwankungen können sich beispielsweise durch unterschiedliche Lösezeiten des Salzes 8 im Vorratsgefäß 7 oder unterschiedliche Größen von Regeneriersalztabletten oder auch durch unterschiedliche Temperaturen ergeben. Die Konzentrationsunterschiede in der Salzsole 9 können durch Steuerung des Förderstroms der Pumpe 10 und/oder des Stroms von Verdünnungswasser am Regelorgan 13 ausgeglichen werden.
Insbesondere bei zu spätem Nachfüllen von festem Regeneriersalz kann der Beginn der Regeneration bereits vor Abschluss des Salzlösevorgangs gestartet werden. Der Leitfähigkeitssensor 25 erkennt den noch nicht abgeschlossenen Lösevorgang, und es wird entsprechend weniger stark verdünnt.
Der Leitfähigkeitssensor 25 zur Steuerung der Konzentration der Regeneriermittellösung kann alternativ im Bereich der unverdünnten Salzsole 9 angeordnet sein; auch dann können Schwankungen in der Konzentration der Salzsole 9 erkannt werden. Zur Nachregelung der Konzentration der verdünnten Salzsole muss dann (zusätzlich zur Konzentration der unverdünnten Salzsole 9) der Anteil von Salzsole 9 und Verdünnungswasser in der Regeneriermittellösung bestimmt werden (etwa über die derzeitige Einstellung des Regelorgans 13 und den Förderstrom an der Pumpe 10).
Im gezeigten Beispiel sind zusätzlich ein Leitfähigkeitssensor 26 und ein Durchflussmesser 27 zur Steuerung des Beginns einer Regeneration im Bereich des zu behandelnden Rohwassers angeordnet. Über die Leitfähigkeit des Rohwassers kann auf die Rohwasserhärte geschlossen werden; zusammen mit dem Durchfluss an Rohwasser kann dann der Verbrauch an Enthärterkapazität im Vergleich zur Grundkapazität des Ionentauscherharzes 6 mitverfolgt werden.
Die 3 bis 5 erläutern den Aufbau eines Steuerkopfes einer erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage, in welchem konzentrierte Salzsole und Verdünnungswasser gemäß der Erfindung gemischt werden. 3 zeigt einen Längsschnitt, während 4 einen horizontalen Schnitt entlang C-C (erste Detailansicht Mischkammersystem) und 5 einen horizontalen Schnitt entlang D-D (zweite Detailansicht Mischkammersystem) in 3 zeigt.
In 3 ist ein Zulauf 2 für Rohwasser, welcher mit einem Durchflussmesser 30 ausgestattet ist, erkennbar. Mittels eines Rückschlagventils 33 wird ein Rückfluss von Salzsole ins Trinkwasser verhindert. Ein Überstromventil 34 öffnet eine Bypassleitung bei großen (von der Enthärtungsvorrichtung nicht mehr zu bewältigenden) Durchflüssen.
Ein Motor 31 dient zur Ventilsteuerung für die Regeneration, und ein Motor 32 dient der Ventilsteuerung für eine Verschneidung von Rohwasser und enthärtetem Wasser zur Bereitstellung von teilenthärtetem Wasser.
Eine nicht dargestellte Pumpe transportiert im Regenerationsbetrieb Salzsole über einen Zulauf 29 in ein Mischkammersystem 28, wo die Salzsole verdünnt wird.
Wie in 4 und 5 ersichtlich, wird die Salzsole über den Zulauf 29 in eine Mischkammer 38 eingebracht und dort mit Verdünnungswasser vermischt.
Verdünnungswasser wird über zwei (vertikal übereinander liegende) Düsen 39, 40 in die Mischkammer 38 eingespeist. Dabei findet eine Vorverdünnung der Salzsole mit Verdünnungswasser aus Düse 39 statt. Die Feinabstimmung des Mischungsverhältnisses Salzsole zu Verdünnungswasser erfolgt mittels Verdünnungswasser aus der zweiten Düse 40.
Das Mischkammersystem 28 bzw. die Mischkammer 38 verfügt auch über eine Elektrode 41 zur Chlorerzeugung für eine Desinfektion des Ionentauscherharzes. In 5 sind außerdem noch das Gehäuse 36 des Mischkammersystems, ein Deckel 37 der Mischkammer und eine Befestigungsschraube 42 für das Mischkammersystem erkennbar.
Bezugszeichenliste

1: Wasserenthärtungsanlage
2: Zulauf für Rohwasser
3: Ablauf für enthärtetes Wasser
4: Enthärtungsvorrichtung
5a, 5b: Behälter
6: Ionenaustauscherharz
7: Vorratsgefäß
8: Regeneriersalz
9: Salzsole
10: Pumpe
10a: Salzsole führende Leitung
11: Zulauf für Verdünnungswasser (Verdünnungswasser führende Leitung)
12: Ventil
13: Durchfluss-Regelorgan
14: Dosierstelle
15: Zulauf Regeneriermittellösung (Mischstrecke)
16: Ventil
17: Ablauf verbrauchte Regeneriermittellösung
18: Abwasserkanal
19a: Ventil
19b: Ventil
20: Steuerkopf der Wasserenthärtungsanlage
21: elektronische Steuereinrichtung
22: Schwimmerschalter
23: Zwischenwand
24: Ventil
25: Leitfähigkeitssensor 1
26: Leitfähigkeitssensor 2
27: Durchflussmesser
28: Mischkammersystem
29: Zulauf Salzsole
30: Durchflussmesser
31: Motor 1 (Ventilsteuerung Regeneration)
32: Motor 2 (Ventilsteuerung Verschneidung)
33: Rückschlagventil (verhindert den Rückfluss von Sole ins Trinkwasser)
34: Überströmventil (öffnet Bypassleitung bei großen Durchflüssen)
36: Gehäuse Mischkammersystem
37: Deckel Mischkammersystem
38: Mischkammer
39: Düse 1 für Verdünnungswasser
40: Düse 2 für Verdünnungswasser
41: Elektrode zur Chlorerzeugung für Desinfektion
42: Befestigungsschraube für Mischkammersystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4313468 C2 [0002, 0007]
WO 03/087460 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Regeneration einer Wasserenthärtungsanlage (1), wobei Salzsole (9) mit Verdünnungswasser vermischt wird und die verdünnte Salzsole in eine Enthärtungsvorrichtung (4), insbesondere umfassend mindestens einen Behälter (5a, 5b) mit Ionentauscherharz (6), eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass Salzsole (9) während ihres Transports zur Enthärtungsvorrichtung (4) mit einer Pumpe (10) in einen Strom von Verdünnungswasser zudosiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis von Salzsole (9) zu Verdünnungswasser auf einen Wert zwischen 1:1 und 1:15, bevorzugt zwischen 1:3 und 1:8 eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Salzsole (9) oder der verdünnten Salzsole mit einem Sensor überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis von Salzsole (9) und Verdünnungswasser in Abhängigkeit von der experimentell bestimmten Konzentration der Salzsole (9) oder der verdünnten Salzsole nachgeregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis von Salzsole (9) und Verdünnungswasser erst dann nachgeregelt wird, wenn die experimentell bestimmte Konzentration der Salzsole (9) oder der verdünnten Salzsole um mehr als einen ersten Grenzwert GW1 von einem vorgegebenen Sollwert SW abweicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Alarmmeldung erfolgt, wenn die experimentell bestimmte Konzentration der Salzsole (9) oder der verdünnten Salzsole einen vorgegebenen Grenzwert GW2 unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung der Konzentration der Salzsole (9) oder der verdünnten Salzsole die Leitfähigkeit der Salzsole (9) oder der verdünnten Salzsole gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzsole (9) mit der Pumpe (10) in den Sauganschluss eines Injektors dosiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom von Verdünnungswasser über ein Regelorgan (13) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdünnte Salzsole vor der Einleitung in die Enthärtungsvorrichtung (4) eine Mischstrecke (15) durchfließt.
Wasserenthärtungsanlage (1), umfassend – eine Enthärtungsvorrichtung (4), insbesondere umfassend mindestens einen Behälter (5a, 5b) mit einem Ionentauscherharz (6), – ein Vorratsgefäß (7) enthaltend eine Salzsole (9), – eine Pumpe (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (10) in einer Salzsole führenden Leitung (10a) angeordnet ist, die vom Vorratsgefäß (7) zu einer Dosierstelle (14) führt, an der die Salzsole führende Leitung (10a) mit einer Verdünnungswasser führenden Leitung (11) zusammengeführt ist.
Wasserenthärtungsanlage (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor, insbesondere ein Leitfähigkeitssensor (25), zur Messung der Konzentration der Salzsole (9) oder der durch das Verdünnungswasser verdünnten Salzsole vorhanden ist.
Wasserenthärtungsanlage (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinrichtung (21) vorhanden ist, die dazu ausgebildet ist, anhand der vom Sensor übermittelten Messwerte ein Mischungsverhältnis von Salzsole (9) und Verdünnungswasser an der Dosierstelle (14) nachzuregeln.
Wasserenthärtungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signalgeber vorhanden ist.
Wasserenthärtungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierstelle (14) als ein Injektor ausgebildet ist.
Wasserenthärtungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verdünnungswasser führenden Leitung (11) ein Regelorgan (13) angeordnet ist.
Wasserenthärtungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischstrecke (15) vorhanden ist, die von der Dosierstelle (14) zur Enthärtungsvorrichtung (4) führt.
Wasserenthärtungsanlage (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischstrecke (15) eine Mischkammer (38) aufweist, in der eine Elektrode (41) für die Erzeugung von Chlor angeordnet ist.
Wasserenthärtungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass an der Dosierstelle (14) zwei Düsen (39, 40) für Verdünnungswasser münden.