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Verfahren und Vorrichtung zur regelbaren physikalischen Entsäuerung
von Wasser in einem Kohlensäurerieseler Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur regelbaren physikalischen Entsäuerung von Wasser in einem Kohlensäurerieseler
und auf eine Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens.
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Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen erfolgt die Luftfiihrung
in dem Koblensäurerieseler im Gegenstrom zum Rohwasser, wobei es bekannt ist, die
Regelung in Abhängigkeit von einem pH-Wert-Ne#gerät durchzufÜhren.
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Unter der Entsäuerung von Wasser versteht man in der Wassertechnologie
die Entfernung der überschüssigen freien Kohlensäure, die korrosionefrdernde Eigenschaften
besitzt, ¢.h. die Einstellung des sogenannten "Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts".
Diese Entsäuerung kann auf
physikalischem Wege durch Verdüsen oder
Verregnen des Wassers in die Atmosphäre oder durch Verrieseln über Füllkörper in
geschlossenen sogenannten Kohlensäurerieselern bei künstlicher Belüftung oder Luftabsaugung
und schließlich auf chemischem Wege durch Abbindung der Kohlensäure mit Hilfe von
alkalisch reagierenden Chemikalien erfolgen.
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Um bei niedriger Karbonathärte des Wassers das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht
zu erhalten, ist die freie Kohlensäure bis auf wenige iag/l, d.h. die sogenannte
zugehörige Kohlensäure zu entfernen. Hierzu hat man bei der physikalischen Entsäuerung
mehrstufige Rieseler, die drei bis fünf Füllkörperschichten aufweisen und eine entsprechende
Bauhöhe besitzt, verwendet. Um bei solchen Apparaten die Intensität der physikalischen
Kohlens;äure austreibung zu regeln ist es bekannt (DAS 1 278 9es7), bei laufender
pH-Nessung die durchzudrückende Luftmenge zu verändern.
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Die-se bekannte Ausführungsform weist Nachteile auf, die bedingt sind
einmal durch die zufolge der notwendigen Übereinanderanordnung einer Mehrzahl von
Füllkörperschichten erforderliche Bauhöhe und zum anderen durch
den
apparativen und montagemäßigen Aufwand, der zwangsläufig ebenfalls durch Anordnung
mehrerer, übereinander auf getrennten Siebböden gelagerter Püllkörperschichten entsteht.
Hinzu kommt noch, daß der mehrstufige Rieseler von vornherein auf die ungünstigen
Wasserverhältnisse, d.h. auf den höchsten Ausgangskohlensäuregehalt ausgelegt sein
muß, so daß er stets die maximale Stufenzahl aufweisen muß, auch~wenn diese bei
Verwendung eines günstigeren Rohwassers an sich nicht erforderlich
Der Anmeldung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, diesen sich in dem Bauvolumen
und dem erhöhten apparativen Aufwand darstellenden Nachteil zu vermeiden und ein
Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestatten, eine befriedtende
regelbare, physikalische Entsäuerung des Rohwassers durchzuführen bei geringstmöglichem
Bauvolumen und konstruktivem Aufwand. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß ein an sich bekannter einstufiger Rieseler verwendet wird, und daß eine der
Entnahme entsprechende, laufend zugeführte Rohwassermenge während ihres Durchlaufes
zusammen mit einer durch mehrfache-Umwälzung aus dem Sammelraum entnommenen vervielfachten
Wässermenge durch die Rieselschicht geführt --wird, wobej'-die:ZahQ die Zahl- der
Umwälzungen durch das den pR-Wert des im Sammelraum befindlichen Wassers messende
Gerät
gesteuert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, einen einstufigen
Rieseler zu verwenden, der eine minimale Bauhöhe besitzt. D4e Anpassung des Rieselers
an den jeweiligen Kohlensäuregehalt des Wassers erfolgt automatisch durch eine in
ihrer Anzahl unterschiedliche Umwälzung, so daß eine Berücksichtigung unterschiedlicher
Gehalte an Kohlensäure bei der konstruktiven Ausbildung des Rieselers außer Acht
bleiben kann. Gleichzeitig wird durch die vom pH-Wert her gesteuerte Umwälzzahl
der Durchsatz dls solcher entsprechend der Entnahme automatisch berücksichtigt.
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Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die im Gegenstrom geführte
Luft aus dem Rieseler in an sich bekannter Weise abgesaugt wird. Bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist eine Absaugung der im Gegenstrom geführten Luft insoweit besonders
vorteilhaft, als die beim erstmaligen Aufprallen auf die Oberfläche der Füllkörperschicht
freigesetzte Kohlensäure unmittelbar abgeführt wird.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich
dadurch, daß der Zufluß des Rohwassers über ein dir Rieselsctiicht durchdringendes,
oberhalb ihrer Oberfläche in einem Verteilerboden endendes zentrales Standrohr erfolgt,
dem das Rohwasser durch eine radiale,
unterhalb des Bodens der Rieselschicht
angeordnete Leitung zufließt, und daß an dem unteren Ende des Standrohres eine mit
ihrem Ansaugstutzen in den Sammelraum des Rieselers mündende Pumpe angeordnet ist.
Weiter ist wesentlich, daß die Tourenzahl der Pumpe durch das pH-Wert-Meßgerät gesteuert
wird.
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Eine abgewandelte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß eine
Pumpe mit konstanter Förderleistung vorgesehen ist, und daß der Pumpe ein vorzugsweise
druckseitig angeordnetes, von dem pH-Wert-Meßgerät gesteuertes Regelventil zugeordnet
ist. Schließlich ist noch von Bedeutung, daß das pH-Wert-Meßgerät als ein an sich
bekanntes Z -pH-Meßgerät ausgebildet ist. Das an sich bekannte#-pH-Meßgerät mißt
die pE-mäßige Abweichung vom Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht nach oben und unten.
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Bei Abweichungen von dem Sollwert wird über einen Regler die Tourenzahl
der Umwälzpumpe verändert bzw. das Regelventil verstellt.
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Beispiel An einem Rechenbeispiel sei veranschaulicht, daß der einstufige
Rieseler bei jedem Wasserdurchgang dann #ur noch einen Teil der Ausgang@kohlensäuremenge
abzuscheiden hat.
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angenommener Kohlensäuregehalt des Rohwassers : 30 mg/l gewünschter
Kohlensäuregehalt im behandelten Wasser : 3 mg/l Durchsatz Q sei der Einfachheit
halber 2 1 angenommene Umwälzmenge dreifach, also analog x - 3 Der Kohlensäuregehalt
des Mischwassers beim jeweiligen Eintritt in den Rieseler errechnet sich nach der
Mischungsgleichung zu (1 x 30) + (3x 3) X 9,75 mg freie CO2/1; 4 bei jedem Durchgang
sind aber nur 9,75 - 3- 6,75 mg freie CO2/1 auszutreiben.
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Die Flächenbelastung kann bei der Rieselerauslegung wegen der kleinen
Kohlensäure-Austreibungsrate je Durchgang relativ hoch angesetzt werden. Die Austreibung
als solche wird im bei der Absaugung sich einstellenden schwachen Vakuum physikalisch
begünstigt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung ist es möglich,
nach einer Einstellung des Wassers auf den erforderlichen Kohle nsäurege halt beim
Anfahren des Rieselers laufend Wasser zu entnehmen, ohne daß der Kohlensäuregehalt
schwankt, da das Meßgerät den Kohlensäuregehalt ständig überwacht und konstant hält
unabhängig, ob Wasser laufend oder intermittierend entnommen wird.
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Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In dem Gehäuse 1 eines Kohlensäurerieselers ist eine geeignete Füllkörperschicht
2 auf einem Siebboden 3 gelagert. Die Zufuhr des Rohwassers erfolgt über die radial
unterhalb des Siebbodens 3 angeordnete Leitung 4, die in das mittige Standrohr 5
mündet, das an seinem oberen Ende seinerseits in einen oberhalb der Füllkörperschicht
2 angeordneten Verteilerboden 6 endet. Oberhalb
des Verteilerbodens
ist im Gehäuse 1 ein Stutzen 7 angeordnet, in dem ein der Luftabsaugung dienender
Ventilator 8 liegt, der die Luft aus dem Gehäuse 1 ins freie abführt und hierbei
oberhalb des Verteilerbodens 6 einen leichten Unterdruck erzeugt. Das Wasser tritt
von dem Verteilerboden 6 durch die Düsen 18 nach unten aus, während die im Gegenstrom
geführte Luft durch die Düsen 19 des Verteilerbodens dem Ventilator 8 zuströmt.
Unterhalb des Siebbodens 3 ist der Sammelraum 13 angeordnet, aus dem das behandelte
Wasser durch den Stutzen 9 entnommen wird.
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Das Standrohr 5 besitzt an seinem unteren Ende 10 einen flansch, an
den die Druckseite einer Motorpumpe 11 angeschlossen ist; ihre Saugseite endet in
dem auf dem Boden des Sammelraumes 13 liegenden Saugstutzen 12, der in bekannter
Weise mit einem Rückschlagventil ausgestattet ist, um bei ruhendem Be#trieb einen
Rückfluß des Wassers aus der Pumpe 11 in den Sammelraum 13 zu verhindern, Neben
dem Gehäuse 1 ist ein zu-pH-Wert-Messer 14 und ein Regler 15 angeordnet. Dem Meßgerät
14 fließt aus dem Sammelraum 13 ständig eine kleine Teilwassermenge zu, deren-2S-pH-Wert
gemessen wird. Das Gerät 14 steuert den Regler 15, der seinerseits die Tourenzahl
des Motors der Pumpe 11 ändert in Abhängigkeit von dem gemessenenA-pH-Wert.
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Der Spiegel im Sammelraum 13 wird durch ein Schwimmerventil 17 konstant
gehalten. Das Gehäuse 1 besitzt in dem zwischen dem Spiegel des Sammelraumes 13
und dem Mantelteil Siebboden 3 liegende Durchbrüche 16, durch die die Luft in Pfeilrichtung
von unten nach oben durch den Ventilator angesaugt wird.
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Die Betriebsweise der Vorrichtung ist folgende. Bei Inbetriebnahme
des Rieselers wird durch die Leitung 4 das Rohwasser über den Verteilerboden 6 durch
die Düsen 18 nach unten verregnet und sammelt sich in dem Sammelraum 13 an, bis
das Schwimmerventil 17 nach Erreichen des gewünschten Wasserspiegels die Zufuhr
absperrt. Der Z -pH-Wert des im Sammelraum befindlichen Wassers wird gemessen, und
das Gerät 14 setzt über den Regler 15 die Pumpe 11 solange in Tätigkeit, bis der
gewünschte GleichgewichtspH-Wert erreicht ist. Nun ist der Rieseler betriebsfähig,
d.h. aus der Leitung 9 kann die Entnahme des auf den Gleichgewichts-pH-Wert eingestellten
Wassers laufend
wobei über die Leitung 4 laufend Rohwasser zugeführt wird. Hierbei wird durch das
Gerät 14 und den Regler 15 auch bei laufender Entnahme der Gleichgewichta-pH-Wert
im Sammelraum 13 aufrechterhalten, da bei Schwanken des Gleichgewichts-pH-Wertes
im Sammelraum
jeweils automatisch die Gleichgewichtseinstellung
durch das Gerät 14 and den Regler 15 erfolgt, so daß bei laufender Entnahme und
bei laufendem Zufluß von Rohwasser stets ein Wasser im Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht
zur Verfügung steht. Die Wasserführung erfolgt von oben nach unten und die Luftführung
von unten nach oben gemäß der eingezeichneten Pfeile.