DE1955571A1

DE1955571A1 - Verfahren zum Aufhaerten von destilliertem Wasser

Info

Publication number: DE1955571A1
Application number: DE19691955571
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl-Ing Schweyer
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1969-11-05
Filing date: 1969-11-05
Publication date: 1971-05-13

Description

Verfahren zum Aufhalten von destilliertem Wasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufhärten von destilliertem Wasser, insbesondere von Destillat aus der Meer- odr Brackwasserentsalzung.
Derartige Destillate sind wegen ihres Gehaltes an Kohlendioxid und/oder Sauerstoff instabil und aggressiv und ohne Nachbehandlung weder für technische noch für Genußzwecke verwendbar, Für eine Nachbehandlung solcher Destillate ergeben sich folgende, teilweise bekannte Möglichkeiten: In den meisten Fällen härtet man das Wasser durch Einbringen von Natriumbicarbonat und Calciumchlorid in stöchiometrischem Verhältnis, Dadurch erreicht man eine Bildung von Calciumbicarbonat und Natriumchlorid im Wasser. Diese Behandlung ist verhältnismäßig aufwendig und hat außerdem den Nachteil, daß zwangsläufig Natrium-Ionen zugeführt werden, welche das Ionen-Verhältnis ungünstig beeinflussen. Das Ionen-Verhältnis ist definiert åls das Verhältnis von Natrium-Ionen zur GesamtkationensahL, dividiert durch die korrespondierenden Wertigkeit en.
Eine andere Art, das Destillat zu behandeln, stellt die Zuführung von Phosphaten oder Silikaten dar, Deren Verwendung ist verhältnismäßig teuer und im längeren Betrieb nicht erprobt. Insbesondere für Trinkwasser ist sie nur sehr begrenzt zugelassen.
Eine weitere Möglichkeit ist die Begasung eines lfasserdestillates mit Kohlendioxid und anschließendes Abstumpfen mit geeigneten Calcium- und/oder Magnesiumverbindungen, z.B. -carbonaten.
Für ein derartiges Verfahren bedarf es jedoch einer Quelle für von schädlichen Beimengungen freies Kohlendioxid, Billiges Kohlendioxid der erforderlichen ein heit steht im allgemeinen nicht zur Verfügung. Die Verwendung von Rauchgasen scheidet aus, da sich - von Staub-und Teeranteilen abgesehen - das immer vorhandene Schwefeldioxid und Stickoxide nur unter hohem Aufwand entfernen lassen, Wird jedoch in einem betriebenen Verfahren das Rohwasser zur Zerstörung der Karhonathärte mit einer Mineralsäure angesäuert, dann wird Kohlensäure gebildet, welche die Quelle für ein zur Aufhärtung von Destillat verwendbares Kohlendioxid ist0 Aufgabe der Erfindung ist es nun, das bei einer J)estillation von Rohwasser anfallende Kohlendioxid zur Begasung in das Destillat zu überführen sowie das aggressive Kohlendioxid abzustumpfen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aus dem Rohwasser durch Ansäuern erhaltene Kohlendioxid zur Begasungdes Destillats verwendet wird und anschließend das C02-haltige Destillat mit Calcium- und/ oder Magnesiumverbindungen abgestumpft wird.
Es kann soweit neutralisiert werden, daß das freie C02 als zugeordnetes 002vorliegt, aber agffreive (nicht mehr vorhanden ist.
Man kann das mit CO2 begaste Wasser mit Kalkmilch versetzen oder auch über Kalkstein, dolomitisches Material oder halbgebrannten Dolomit, Vor dem Abstumpfen kann Brackwasser beigemischt werden.
Im allvemeinen wird reines aufgehärtetes Destillat für die landwirtschaftliche Bewässerung aus Konstengründen nicht verwendet, sondern mit Brackwasser gemischt, das meist ein sehr ungünstiges, hohles Ionenverhältnis besitzt.
!9a für die landwirtschaftliche Bewässerung das Ionenverhältnis möglichst niedrig liegen soll, bedarf es einer dosierten Zugabe von Brackwasser zum reinen oder mit CO2 behandelten Destillat. Eine Zumischung von Destillat zu Brackwasser bringt keine wesentliche Verbesserung des Inonenverhältnisses mit sich.
Die Dosierung ist einer Regelung fähig, und zwar läßt sich die Menge des zugesetzten Brackwassers vorteilhaft über die Zusammensetzung des Mischwassers regeln. Auf die gleiche Art kaiin die siegelung der Menge der zugesetzten Abstumpfungsmittel erfolgen. Als Kriterium für die Zusammensetzung des Mischwassers kann der pH-Wert des Mischwassers oder die elektrische Leitfähigkeit genommen werden.
Auch ist es möglich, ein anderes Gas, z.B. Luft, allein oder zusammen mit Wasserdampf als CO2-Trägergas zu benntzen. In diesem Fall wird dem angesäuerten Wasser im Intgaser im Gegenstrom uft zugeführt und dann die so mit CO2 angereicherte Zluft im Begaser im Gegenstrom zum Destillat geführt. Dabei reichert sich das Destillat mit CO2 an und wird dann, gegebenenfalls nach vorheriger Rückführung in die CO2-Absorption, mit geeigneten Abstumpfungsmitteln in Berührung gebracht.
Die vorteile der Erfindung bestehen darin, daß das benötigte CO2 nicht beigestellt zu werden braucht, sondern schon im Rohwasser chemisch gebunden vorhaiiden idt i(nd bei einer Entgasung, welche in einer Vorstufe oder auch in einer Destillationsstufe ablaufen kann, nach Ansäuern ausgetrieben wird, weiterhin an sich bekannte, billige Aufhärtungsmittel, wie Kalkstein, Dolomit oder dgl. verwendet werden können und die gewünschte Zusatzwassermenge einer automatischen Regelung über einen oder mehrere Parameter zugänglich ist.
Die Figur zeigt ein Fließschema einer Anlage, die beispielsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Vefahrens geeignet ist. Die Anlage der Figur besteht im wesentlichen aus dem Entgaser 1 zur Entfernung von C02 aus dem zu destillierenden Rohwasser, dem Begaser 2 für die Behandlung des Destillats mittels eines C02-haltigen Gases und einem Aufhärter 3 für den Zusatz von geeigneten Calcium- und/oder Magnesium-Verbindungen in das begaste Destillat. Im folgenden sei die Wirkungsweise des Verfahrens anhand der Figur beispielsweise erläutert.
Das Rohwasser fließt über die eitung 4 dem Entgaser 1 zu und verläßt ihn über die Leitung 12 zur Destillationsanlage. Mittels der Pumpe 5 wird Schwefelsäure, Jalzsäure oder eine sandes Säure zugegeben, um die im ,tohwasser enthaltenen C-arbonate in Salze der zugesetzten Säure und CO2 umzuwandeln.
Das so vorbehandelte Wasser wird in dem Entgaser vom Cö2befreit. er Entgaser wird bei einem Druck zwischen 0,04 ata und 0,1 ata gehalten. Das Rohwasser wird diesem Entgaser mit etwa der ;attdampftemperatur der Brüden, die im Entgaser entstehen, zugeführt und fließt dann über Einbauten, z.B. Füllkörper und Siebe nach unten. Im Gegenstrom dazu wird Dampf über die Leitung 13 zugegeben und dadurch das CO2 aus dem Rohwasser entfernt. Man kann <her auch dadurch entgasen, daß m<an das Rohwasser mit einer höheren Temperatur als dem Sattdampf entspricht, in den Entgaser zuführt. In diesem Fall wird sich das Rohwasser in dem Entgaser abkühlen. Durch diese Abkühlung wird Wärme frei, die eine Teilverdampfung des Rohwassers zur Folge hat.
Mit dem gebildeten Dampf wird das CO, ausgetrieben.
Man kann nun auch beide Effekte kombinieren, indem man die Grobentfernung des C02 durch die letztbeschriebene Maßnahme durchführt und dann den Rest von C02 durch Dampf oder i<uft im Gegenstrom entfernt.
Die Brüden, die den Entgaser verlassen, enthalten C02 und Wasserdampf. Diese Brüden werden dem Kondensator 6 zugeführt, wo der größte Teil des Wasserdampfes kondensiert wird. Das Gas-Wasserdampfgemisch wird der Vakuumpumpe 7 zugeführt.
In der Skizze ist als Vakuumpumpe 7 eine mechanische Rmpevorgesehen. Es ist auch möglich, als Vakuumpumpe andere Geräte,wie z.B. eine Dsmpfstrahlpumpe zu verwenden.
Das wasserdampfgesättigte Kohlendioxid wird anschließend dem Begaser zugeführt, wobei die Menge dadurch geregelt werden kann, daß ein Teilstrom des Gases über die Leitung 9 ins Freie abgeführt wird. Das in den Begaser 2 eintretende Gas strömt von unten nach oben. Im oberen Teil des Begasers wird das Destillat zugegeben, das im Gegenstrom zu dem C02 enthaltenden Gas fließt. Dabei reichert sich das Destillat entsprechend den Partialdrücken in CO, und gegebenenfalls tuft an. Der in dem Gas enthaltene Wasserdampf wird niedergeschlagen.
Der Begaser 2 steht unter einem Druck von 1 ata. Die Temperatur des Destillats entspricht der Sattdampftemperatur des Entgasers 1, liegt beispielsweise zwischen 30 und 5000. Die Drücke im Entgaser und Regaser sind aber an sich beliebig wählbar und voneinander unabhängig. Das so begaste Wasser fließt in den Aufhärter 3 und wird dort aufgehärtet, z.B. mittels Kalkmilch.
Bei der Destillation von Süßwasser aus Meerwasser wird z.B. ein Konzentrtionsverhältnis von 2:1 angewendet, d.h. man speist 2 m3 Meerwasser ein-und gewinnt 1 m3 Destillat und 1m3 Konzentrat. Im Meerwasser sind etwa 0,14 kg je Wasser (HC03)-Ionen enthalten.
Bei Zugabe von Salzsäure oder Schwefelsäure zu Rohwasser werden ca. 0,1 kg/m3 CO2 frei, d. h. daß pro m3 Destillat ca. 200 g CO2 anfallen.
Um das Destillat auf etwa 3° DH zu bringen, benötigt man ca. 50 g/m3 002. Aus diesem Beispiel ist zu ersehen, daß die Begasung mit CO2 für das Erreichen von 3° DH sehr einfach erfolgen kann, da nur 25% des zwangsläufig im Verfahren anfallenden C02 vom Destillat absorbiert zu werden braucht. Man kann selbstverständlich auch höhere Werte, falls sie gewünscht sind, erzielen.
Es ist nun auch möglich, Brackwasser dem Prozeß zuzuführen, und zwar über die Leitung 10. Dieses Brackwasser wird mit begastem Destillat gemischt und in dem Aufhärter 3 stabilisiert. Die Zusatzwassermenge kann automatisch geregelt werden. Man mißt z.B. die elektrische Leitfähigkeit des Mischwassers aus Destillat und Brackwasser in Punkt 11 nach Verlassen des Aufhärters 3 und regelt in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit die Benge des Brackwassers mittels des Regelventils 15. Das Verfahren kann auch bei anderen Drücken durchgeführt werden, z.B. kann der Begaser 2 bei gleichem oder auch niedrigerem Druck wie der Entgaser 1 arbeiten. Auch ist es möglich, ein anderes Gas, z.B. Luft, auch in Kombination mit Wasserdampf als CO2-Träger zu benutzen. In diesem Falle wird dem gesäuerten Wasser im Gegenstrom Luft zugeführt und dann im Begaser die so mit CO2 angereicherte nuft im Gegenstrom zum Destillat geführt. Dabei reichert sich das Destillat ebenfalls mit 002 an und wird dann mit veieingneten Abstumpfungsmitteln in Berührung gebracht, wol)ei die Anreicherung mit CO2 und dessen Äbstumpfung gegebenenfalls wiederholt werden kann.
Bezugszeichenliste 1 Entgaser 2 Begaser 3 Aufhärter 4 Rohwasser-Zufuhr 5 Säurezugabe 6 Kondensator 7 Pumpe 8 leitung für C02 9 Abgasleitung für C02 10 Brackwasser-Zugabe 11 Mischwasser 12 Leitung für entgastes Rohwasser 13 Stripdampf-bzw. -luft 14 Destillat 15 Regelventil für Brackwasser 16 Destilliervorrichtung

Claims

Patentansprúche Verfahren zum Aufhärten von destilliertem Wasser, insbesondere des Destillats der Meer- oder Brackwasser-Entsalzung, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Rohwasser durch Ansäuern erhaltene Kohlendioxid zur Begasung des Destillats verwendet wird und anschließend das C02-haltige Destillat mit Calcium- und/oder Magnesium-Verbindungen abgestumpft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zum Verschwinden des aggressiven C02 neutralisiert wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit C02 begaste Destillat mi Kalkmilch versetzt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß das mit C02 begaste Destillat über Kalksteine oder dolomitisches Material oder halbgebrannten Dolomit gleitet wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit C02 begaste Destillat vor dem Abstumpfen mit Brackwasser gemischt wird und daß die zugeführte Brackwassermenge in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Mischwassers aus Destillat und Brackwasser geregelt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Abstumpfungsmittel in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Mischwassers aus Destillat und Brackwasser geregelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Abstumpfungsmittel in Abhängigkeit von dem pH-Wert des Mischwassers geregelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenzeichnet, daß die Menge der Abstumpfungsmittel in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit des Mischwassers geregelt wird.