DE202018101963U1 - Plant for sludge-reduced lime water production and pre-treatment by acid decarbonization - Google Patents
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Abstract
Anlage zum Herstellen von Kalkwasser aus Kalkmilch und Lösewasser, mit einer Apparatur (1, 2, 4, 5) zur Dekarbonisierung des Lösewassers und einem Anlageteil (6, 8, 9) zum Herstellen des Kalkwassers durch Lösen der Kalkmilch in dem dekarbonisierten Lösewasser, dadurch gekennzeichnet, dass die Apparatur (1, 2, 4, 5) zur Dekarbonisierung des Lösewassers eine Säuredosierung (1) und eine nachgeschaltete Einrichtung (2, 4, 5) zur Ausgasung von Kohlenstoffdioxid aus dem Lösewasser umfasst.Plant for producing lime water from lime milk and dissolving water, with an apparatus (1, 2, 4, 5) for decarbonating the dissolving water and a plant part (6, 8, 9) for producing the lime water by dissolving the lime in the decarbonated dissolving water, characterized characterized in that the apparatus (1, 2, 4, 5) for decarbonating the dissolving water comprises an acid dosage (1) and a downstream device (2, 4, 5) for degassing carbon dioxide from the dissolving water.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Herstellen von Kalkwasser aus Kalkmilch und Lösewasser, mit einer Apparatur (
Stand der TechnikState of the art
Kalkwasser wird im Rahmen der Trink-, Prozess- und Brauchwasseraufbereitung (z.B. auch in der Lebensmittelbranche und in Brauereien) eingesetzt, um Wasser zu entsäuern, aufzuhärten oder auch zu enthärten.Lime water is used in drinking, process and process water treatment (for example in the food industry and in breweries) to deacidify, harden or even soften water.
Der aktive Bestandteil von Kalkwasser ist gelöstes alkalisches Calciumhydroxid, welches mit sauren Wasserbestandteilen reagiert.The active ingredient of lime water is dissolved alkaline calcium hydroxide which reacts with acidic water components.
Zur Herstellung von Kalkwasser wird Kalkmilch benötigt, welche entweder als Fertigprodukt zugekauft werden kann oder durch das Ansetzen von Kalkhydrat oder das Löschen Branntkalk aufbereitet werden kann. Die Kalkmilch ist eine übersättigte Calciumhydroxid-Suspension, welche ungelöstes Calciumhydroxid sowie unlösliche Bestandteile enthält. Kalkwasser ist eine Calciumhydroxid-Lösung, die weitestgehend frei von Trübstoffen und ungelösten Bestandteilen ist.For the production of lime water lime milk is needed, which can either be purchased as a finished product or can be prepared by the application of hydrated lime or extinguishing quicklime. The milk of lime is a supersaturated calcium hydroxide suspension containing undissolved calcium hydroxide and insoluble matter. Kalkwasser is a calcium hydroxide solution that is largely free of turbidity and undissolved constituents.
Um aus Kalkmilch Kalkwasser herzustellen, wird die Suspension mit Wasser (Lösewasser) in einem dazu vorgesehenen Reaktor verdünnt (Löseprozess).To make lime water from lime milk, the suspension is diluted with water (dissolving water) in a dedicated reactor (dissolving process).
Dabei reagiert ein Teil des Calciumhydroxids mit dem im Wasser gelösten anorganischen Kohlenstoff (in Form von Kohlenstoffdioxid CO2 und Hydrogenkarbonat HCO3 -). Bei diesem Prozess entstehen unlösliche Fällungsprodukte (Calciumcarbonat und Magnesiumhydroxid). Die Menge der Fällungsprodukte wird wesentlich durch die Beschaffenheit des Lösewassers beeinflusst.Part of the calcium hydroxide reacts with the inorganic carbon dissolved in the water (in the form of carbon dioxide CO 2 and bicarbonate HCO 3 - ). This process produces insoluble precipitation products (calcium carbonate and magnesium hydroxide). The amount of precipitated products is significantly influenced by the nature of the dissolution water.
Diese Fällungsprodukte sowie unlösliche Bestandteile aus der Kalkmilch müssen aus dem Kalkwasser abgetrennt werden, bevor das klare Kalkwasser verwendet werden kann (Feststoffabtrennung).These precipitated products and insoluble constituents from the milk of lime must be separated from the lime water before the clear lime water can be used (solids separation).
Die Feststoffabtrennung der ungelösten Stoffe aus dem Kalkwasser kann durch Sedimentation in sog. Kalksättigern, konventionelle Tiefenfiltration, Ultra- oder Mikrofiltration oder Flockung mit anschließender Sedimentation z.B. mit Schräglamellenklärern erfolgen.The solids separation of the undissolved substances from the lime water can be achieved by sedimentation in so-called lime saturators, conventional depth filtration, ultrafiltration or microfiltration or flocculation with subsequent sedimentation, e.g. done with inclined slaughter clarifiers.
Die verfahrenstechnische Auslegung des Trennprozesses ist abhängig von der Konzentration der unlöslichen Bestandteile und somit abhängig von der Beschaffenheit des Lösewassers. Die Größe der Trennstufe beeinflusst maßgeblich die Investitionskosten der Gesamtanlage. Bei hohen Feststoffkonzentrationen sinkt bei Filtrationsverfahren die mögliche Filtergeschwindigkeit, die Filterlaufzeit sinkt und der Spülwasserbedarf steigt. Bei Sedimentationsverfahren sinken die mögliche Flächenbelastung sowie der Abscheidegrad. In beiden Fällen steigt damit die Baugröße der erforderlichen Apparate der Trennstufe.The procedural design of the separation process depends on the concentration of the insoluble constituents and thus depends on the nature of the dissolving water. The size of the separation stage significantly influences the investment costs of the entire system. At high solids concentrations, the filter speed drops in filtration processes, the filter runtime decreases and the rinsing water requirement increases. Sedimentation processes reduce the possible surface load as well as the degree of separation. In both cases, this increases the size of the required equipment of the separation stage.
Der durch den Trennapparat abgeschiedene feststoffreiche Schlamm ist ein Reststoff der Kalkwasserherstellung. Zur Reduzierung der Schlammmenge kann dieser weiterhin eingedickt werden.The solids-rich sludge separated by the separation apparatus is a residue of lime water production. To reduce the amount of sludge this can be further thickened.
Das Lösewassers kann vorbehandelt werden, um den Anteil des gelösten anorganischen Kohlenstoffs (in Form von Kohlenstoffdioxid CO2 und Hydrogenkarbonat HCO3 -) und damit die Menge der Fällungsprodukte beim Löseprozess zu reduzieren. Der Einsatz dieser Verfahren zur Entsalzung des Lösewassers (zum Beispiel Umkehrosmose) ist allerdings sehr aufwendig (hohe Investitionskosten; sehr hohe Betriebskosten durch hohen Energieeinsatz; in der Regel Einsatz eines Antiscalants erforderlich; Anfall von salzhaltigem Konzentrat, welches entsorgt werden muss).The dissolving water can be pretreated to reduce the proportion of dissolved inorganic carbon (in the form of carbon dioxide CO 2 and bicarbonate HCO 3 - ) and thus the amount of precipitates in the dissolving process. However, the use of these processes for desalting the dissolving water (for example reverse osmosis) is very expensive (high investment costs, very high operating costs due to high energy input, usually the use of an antiscalant required, accumulation of saline concentrate, which must be disposed of).
Weitere Maßnahmen zur Reduzierung des Kalkwasserverbrauchs und des Kalkschlammanfalls sind nicht aus dem Stand der Technik bekannt.Further measures for reducing the Kalkwasserverbrauchs and Kalkschlammanfalls are not known from the prior art.
Aufgabe und Lösung der ErfindungTask and solution of the invention
Aufgabe der Erfindung: Es sollen die oben genannten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.OBJECT OF THE INVENTION: The above-mentioned disadvantages of the prior art are to be avoided.
Diese Aufgabe wird bei einer Anlage zum Herstellen von Kalkwasser aus Kalkmilch und Lösewasser der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Apparatur (
Die Anlage ermöglicht durch die Lösewasseraufbereitung mittels Säure-Entkarbonisierung eine erhebliche Reduzierung der Schlammmenge bei der Herstellung von Kalkwasser.The plant makes it possible to significantly reduce the amount of sludge in the production of lime water by treating the water with acid decarbonization.
Erfindungsgemäße Vorteile gegenüber Verfahren ohne Lösewasser-VorbehandlungAdvantages of the Invention Compared to Methods Without Dissolution Water Pretreatment
1) Reduzierung der benötigten Menge an Kalkmilch zur Herstellung des Kalkwassers durch Verminderung der Fällungsprozesse.1) Reduction of the amount of lime needed to produce the lime water by reducing the precipitation processes.
Durch die Vorbehandlung des Lösewassers mittels Säure-Entkarbonisierung erfolgt zunächst eine Verschiebung des Dissoziationsgleichgewichtes von Kohlensäure im Lösewasser durch Säuredosierung (wie z.B. Salzsäure, Schwefelsäure oder Salpetersäure o.a.) bis auf einen pH-Wert von etwa pH 4,3. Bei diesem pH-Wert liegt der anorganische Kohlenstoff zu ca. 99 % als gelöstes CO2 vor. Der Säurebedarf des Wassers zum Erreichen des gewünschten pH-Wertes richtet sich nach der Säurekapazität des Rohwassers. By pretreating the dissolving water by means of acid decarbonization, the dissociation equilibrium of carbonic acid in the dissolving water is initially shifted by acid metering (such as hydrochloric acid, sulfuric acid or nitric acid, for example) to a pH of about pH 4.3. At this pH, about 99% of inorganic carbon is dissolved CO 2 . The acid requirement of the water to achieve the desired pH depends on the acid capacity of the raw water.
Durch eine anschließende physikalische Entsäuerung, also eine Ausgasung der freien Kohlensäure (CO2), wird der anorganische Kohlenstoff (in Form von Kohlenstoffdioxid CO2 und Hydrogenkarbonat HCO3 -) größtenteils aus dem Wasser entfernt.Subsequent physical deacidification, ie outgassing of the free carbonic acid (CO 2 ), largely removes the inorganic carbon (in the form of carbon dioxide CO 2 and bicarbonate HCO 3 - ) from the water.
Durch die Vorbehandlung des Lösewassers mittels Säure-Entkarbonisierung wird der Verbrauch von Kalkmilch reduziert, da der Bedarf an Calciumhydroxid für die Fällungsreaktion mit CO2 und HCO3 - erheblich reduziert wird. Folglich kann das Calciumhydroxid im Sättiger zum überwiegenden Teil im Lösewasser dissoziieren und verweilt stabil in Lösung.The pretreatment of the dissolution water by means of acid decarbonization reduces the consumption of lime milk, since the demand for calcium hydroxide for the precipitation reaction with CO 2 and HCO 3 - is considerably reduced. Consequently, the calcium hydroxide in the saturator can dissociate for the most part in the dissolving water and remains stable in solution.
2) Erheblichen Reduzierung des Schlammanfalls (Calciumkarbonat und Magnesiumhydroxid) und damit Verringerung des Aufwandes für Verwertung / Entsorgung.2) Substantial reduction of sludge accumulation (calcium carbonate and magnesium hydroxide) and thus reduction of recovery / disposal costs.
Durch die Vorbehandlung des Lösewassers mittels Säure-Entkarbonisierung wird erreicht, dass die Fällungsprodukte der Reaktion zwischen Kalkwasser und anorganischem Kohlenstoff in ihrer Menge erheblich reduziert werden. Nach der Feststoffabtrennung (z.B. durch Filtration) und weiterer Eindickung wird der Schlammanfall zur Kalkwasseraufbereitung im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen stark reduziert.The pre-treatment of the dissolution water by means of acid decarbonization ensures that the precipitation products of the reaction between lime water and inorganic carbon are considerably reduced in their quantity. After solids separation (e.g., by filtration) and further thickening, sludge accumulation for lime water treatment is greatly reduced compared to conventional plants.
3) Reduzierung des technischen Aufwandes für die Feststoffabtrennung, d.h. geringere Anforderung an die Abscheidung durch die verringerte Menge an Fällungsprodukten.3) Reduction of the technical effort for solids separation, i. lower deposition requirement due to the reduced amount of precipitated products.
Durch die Verringerung der Fällungsprodukte wird der technische Aufwand für die Feststoffabtrennung deutlich vermindert.By reducing the precipitation of the technical effort for the solids separation is significantly reduced.
Im Fall einer Filtrationsstufe als Trennapparat bedeutet dies, dass die Dimensionen des Filters kleiner ausgelegt werden können, die Filterlaufzeit wird verlängert, das heißt, der Filter muss seltener rückgespült werden und der Druckabfall während des Filtrationsprozesses steigt langsamer an, was einen günstigeren Energieverbrauch und eine geringere Spülwassermenge zur Folge hat.In the case of a filtration stage as a separation apparatus, this means that the dimensions of the filter can be made smaller, the filter run time is extended, that is, the filter must be backwashed less frequently and the pressure drop during the filtration process increases more slowly, resulting in a lower energy consumption and a lower Rinse water volume has the consequence.
Auch bei anderen Trennprozessen ergeben sich durch die geringere Partikelfracht Vorteile bei der Prozessauslegung, der Prozesseffizienz und dem Energieverbrauch.In other separation processes, the lower particle load also offers advantages in terms of process design, process efficiency and energy consumption.
4) Gewährleistung einer hohen Qualität des Kalkwassers.4) Ensuring a high quality of the lime water.
Aufgrund der Verringerung der Fällungsprodukte und den unlöslichen Bestandteile im Ablauf des Sättigers wird der nachgeschaltete Trennprozess weniger belastet, was sich vorteilhaft auf die Qualität des Kalkwassers auswirkt. Beispielhaft für eine Sedimentationsstufe ist bei einer geringen Partikelfracht mit einer geringeren Ablauftrübung zu rechnen, als es bei einer hohen Partikelfracht der Fall wäre.Due to the reduction of the precipitation products and the insoluble components in the discharge of the saturator, the downstream separation process is less burdened, which has an advantageous effect on the quality of the lime water. By way of example, for a sedimentation stage, with a low particle load, a lower discharge turbidity is to be expected than would be the case with a high particle load.
5) Geringer Abwasseranfall durch eine optionale Rückführung und damit Verringerung des Aufwandes für Verwertung / Entsorgung.5) Low wastewater through an optional recirculation and thus a reduction in the cost of recovery / disposal.
Durch eine mögliche Rückführung des Klarwassers in den Zulauf des Löseprozesses entsteht als Reststoff nahezu ausschließlich ein entwässerter Schlamm (Minimierung des Abwassers).Through a possible return of the clear water in the inflow of the dissolving process as residue almost exclusively a dewatered sludge (minimization of wastewater).
Erfindungsgemäße Vorteile gegenüber alternativen Verfahren zur Lösewasser-Vorbehandlung nach dem Stand der Technik (Umkehrosmose)Advantages of the Invention over Alternative Methods for Dissolving Water Pretreatment According to the Prior Art (Reverse Osmosis)
6) Deutliche Reduzierung der Anlagenkosten6) Significant reduction of equipment costs
Im Fall einer Vorbehandlung des Lösewassers durch Umkehrosmose sind bestimmte Komponenten vorzusehen, welche für einen großen Anteil der Anlagenkosten verantwortlich sind. Dazu zählen insbesondere die Membranracks, Druckrohre, Umkehrosmosemodule und Hochdruckpumpen.In the case of pre-treatment of the dissolving water by reverse osmosis certain components are to be provided, which are responsible for a large proportion of the system costs. These include in particular the membrane racks, pressure pipes, reverse osmosis modules and high-pressure pumps.
Bei der erfindungsgemäßen Lösewasservorbehandlung durch eine saure Entkarbonisierung hingegen sind vergleichsweise geringe Investitionskosten zu erwarten (lediglich Dosiereinrichtung, Mess- und Regeleinrichtung, Chemikalienbehälter).In contrast, in the case of the dissolution water pretreatment according to the invention by an acid decarbonization, comparatively low investment costs are to be expected (only metering device, measuring and regulating device, chemical container).
7) Deutliche Reduzierung der Betriebskosten (Strom)7) Significant reduction in operating costs (electricity)
Eine Umkehrosmose ist durch den hohen zu überwindenden osmotischen Druck ein energieintensives Verfahren. Der hohe Stromverbrauch der Hochdruckpumpen ist zum einen verantwortlich für hohe Energiekosten, zum anderen ist eine entsprechende Anbindung an das Stromnetz erforderlich, welcher ggf. zuerst realisiert werden muss.Reverse osmosis is an energy-intensive process due to the high osmotic pressure to be overcome. The high power consumption of the high-pressure pumps is responsible for high energy costs, on the other hand a corresponding connection to the power grid is required, which may need to be realized first.
Weitere Betriebskosten entstehen durch den regelmäßigen Austausch der Umkehrosmosemodule.Further operating costs arise from the regular replacement of the reverse osmosis modules.
Bei der erfindungsgemäßen Lösewasservorbehandlung durch eine saure Entkarbonisierung begrenzen sich die Betriebskosten auf die Säure und die Energiekosten für den Gasaustausch. In the solution water pretreatment according to the invention by an acid decarbonization, the operating costs are limited to the acid and the energy costs for the gas exchange.
8) Vermeidung Einsatz von Antiscalants8) Avoidance use of antiscalants
Bei Umkehrosmoseanlagen werden die Wasserinhaltsstoffe zur effizienten Nutzung der Wasserressourcen höchstmöglich aufkonzentriert. Bei diesen Konzentrationen jedoch werden die Löslichkeit einiger Salze lokal überschritten, was zu einer mineralischen Schicht auf der Membranoberfläche führt. Diese schränkt die Permeabilität der Membran massiv ein und muss daher vorgebeugt werden. Dies wird mit der Zugabe von Kristallisationsinhibitoren, sogenannten Antiscalants erreicht, welche die Löslichkeit entsprechender Salze erhöht bzw. die Kristallisation dieser verzögert.Reverse osmosis systems concentrate the water ingredients as efficiently as possible to make efficient use of water resources. At these concentrations, however, the solubility of some salts is locally exceeded, resulting in a mineral layer on the membrane surface. This massively limits the permeability of the membrane and must therefore be prevented. This is achieved with the addition of crystallization inhibitors, so-called antiscalants, which increases the solubility of corresponding salts or retards the crystallization of these.
Neben der Säure ist bei der erfindungsgemäßen sauren Entkarbonisierung kein weiterer Chemikalieneinsatz erforderlich.Apart from the acid, no further use of chemicals is required in the case of the acidic decarbonization according to the invention.
9) Vermeidung Konzentratanfall, welches entsorgt werden muss9) Prevention of concentrate accumulation, which must be disposed of
Das bei einer Umkehrosmose anfallende Konzentrat muss entsorgt werden. Die Einleitung in die Kanalisation ist meist mit sehr hohen Kosten verbunden und ist auch von prozesstechnischer Seite vom Kläranlagenbetreiber oft unerwünscht. Für die Einleitung in einen Vorfluter ist eine behördliche Erlaubnis notwendig, welche sich nach den Konzentratbestandteilen und der Gewässerqualität des Vorfluters richtet. Besonders für Vorfluter mit geringem Abfluss muss die Genehmigungsfähigkeit des Vorhabens kritisch betrachtet werden. Zudem wird je nach Entfernung zum Vorfluter eine lange Rohrleitungen benötigt. Für den Bau einer solchen Trasse ist ebenfalls eine behördliche Genehmigung erforderlich.The concentrate resulting from reverse osmosis must be disposed of. The introduction into the sewage system is usually associated with very high costs and is often undesirable from the process engineering side of the wastewater treatment plant operator. For the discharge into a receiving water, an official permit is necessary, which depends on the concentrate components and the water quality of the receiving water. Particularly for low-flow sewer systems, the permitability of the project must be considered critically. In addition, depending on the distance to the receiving water a long piping is needed. The construction of such a route also requires official approval.
Die Aufbereitung des Konzentrates zum Erreichen einer behördlichen Genehmigung erfordert weitere technische Schritte und ist neben der Errichtung der Trasse kostenintensiv.The preparation of the concentrate to achieve regulatory approval requires further technical steps and is costly in addition to the construction of the route.
10) Ökologische Vorteile (Energieeinsparung, kein Eintrag von Antiscalants in aquatische Umwelt)10) Ecological benefits (energy saving, no entry of antiscalants into aquatic environment)
In der erfindungsgemäßen Anlage werden, im Gegensatz zur Lösewasserherstellung durch Umkehrosmose, keine energieintensiven Hochdruckpumpen benötigt. Die eingesparte elektrische Energie, welche in der Regel zum Großteil aus fossilen Primärenergieträgern stammt, trägt dazu bei, den Ausstoß von klimaschädlichem CO2 zu reduzieren.In the system according to the invention, in contrast to the release water production by reverse osmosis, no energy-intensive high-pressure pumps needed. The saved electrical energy, which mostly comes from fossil primary energy sources, helps to reduce the emission of climate damaging CO 2 .
Weiterhin fällt kein Konzentratstrom an, welches mit Antiscalant versetzt ist. Dieses kann den ökologischen Zustand des Vorfluters negativ beeinflussen.Furthermore, no concentrate flow is applied, which is offset with antiscalant. This can adversely affect the ecological status of the receiving water.
Überwundene technische SchwierigkeitenOvercome technical difficulties
Der Erfinder hat bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Anlage die folgenden technischen Schwierigkeiten in nicht naheliegender Weise überwunden.The inventor has overcome the following technical difficulties in a non-obvious way in the development of the plant according to the invention.
Natürliches Wasser enthält in der Regel ein Puffersystem aus freier Kohlensäure, Hydrogencarbonat und Bicarbonat. Diese Spezies aus gelöstem anorganischem Kohlenstoff können je nach pH-Wert und Säure- bzw. Laugenzugabe ineinander umgesetzt werden. So wird auch die Zugabe von basischem Calciumhydroxid gepuffert. Gelöstes Calciumhydroxid tritt erst dann im nennenswerten Maß auf, wenn der gesamte anorganische Kohlenstoff zu schwerlöslichem Calciumcarbonat umgesetzt wurde. Daher muss üblicherweise eine größere Menge Calciumhydroxid dosiert werden, als später im Kalkwasser vorhanden ist, und genau dieser Anteil fällt als ungewünschtes Nebenprodukt in Form von Schlamm (Calciumcarbonat und Magnesiumhydroxid) an.Natural water usually contains a buffer system of free carbonic acid, bicarbonate and bicarbonate. These species of dissolved inorganic carbon can be converted into each other depending on the pH and acid or alkali addition. Thus, the addition of basic calcium hydroxide is buffered. Dissolved calcium hydroxide does not appear appreciably until all of the inorganic carbon has been converted to sparingly soluble calcium carbonate. Therefore, usually a larger amount of calcium hydroxide must be dosed, as later in the lime water is present, and this proportion is obtained as an undesirable by-product in the form of sludge (calcium carbonate and magnesium hydroxide).
Bei der Konzeption der Anlage zur schlammreduzierten Kalkwasserherstellung wird in den ersten beiden Verfahrensschritten der gelöste anorganische Kohlenstoff (in Form von Kohlenstoffdioxid CO2 und Hydrogenkarbonat HCO3 -) aus dem Wasser entfernt. Durch die Säurezugabe wird im ersten Schritt das chemische Gleichgewicht des Lösewassers so verschoben, dass der gelöste anorganische Kohlenstoff zu ca. 99 % als gelöstes CO2 vorliegt. Da dieses im Gleichgewicht mit dem CO2 in der Luft steht, kann dieses durch einen Gasaustausch aus dem Wasser weitestgehend entfernt werden.In the design of the sludge-reduced lime water production plant, in the first two process steps the dissolved inorganic carbon (in the form of carbon dioxide CO 2 and hydrogen carbonate HCO 3 - ) is removed from the water. As a result of the addition of acid, in the first step the chemical equilibrium of the dissolving water is shifted so that about 99% of the dissolved inorganic carbon is present as dissolved CO 2 . Since this is in equilibrium with the CO 2 in the air, this can be largely removed by a gas exchange from the water.
Für ein Lösewasser ohne dieses Puffersystem ergeben sich die genannten technischen und wirtschaftlichen Vorteile zur Kalkwasserherstellung. Auch im Vergleich zu einer Lösewasservorbehandlung mit Umkehrosmose ergeben sich durch den Einsatz der Säure-Entkarbonisierung erhebliche Vorteile.For a dissolving water without this buffer system, the above-mentioned technical and economic advantages for Kalkwasserherstellung arise. Compared to a dissolution water pretreatment with reverse osmosis, the use of acid decarburization offers considerable advantages.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.Advantageous embodiments of the invention are set forth in the subclaims.
Ausführungsbeispielembodiment
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.In the following an embodiment of the invention will be described in more detail with reference to a drawing.
Es zeigt
Dem Rohwasser wird im ersten Schritt Säure (wie z.B. Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure o.a.) dosiert, um einen pH-Wert von z.B. 4,3 einzustellen. Somit liegt der gelöste anorganische Kohlenstoff überwiegend als gelöstes CO2 vor.In the first step, acid (such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or the like) is metered into the raw water in order to set a pH of, for example, 4.3. Thus, the dissolved inorganic carbon is predominantly present as dissolved CO 2 .
In einem Apparat zur Entfernung von Kohlenstoffdioxid
Zur Kalkwasserherstellung kann dosierfertige Kalkmilch in einem Behälter
Das Lösewasser und die Kalkmilch
Zur Entfernung der unlöslichen Bestandteile und der Fällungsprodukte aus dem Kalkwasser gibt es verschiedene Varianten:There are various variants for removing the insoluble constituents and the precipitated products from the lime water:
Das Verfahren zur Feststoffabtrennung kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden:The process for solids separation can be realized in different ways:
Die vermutlich kostengünstigste Variante ist eine Kalkwasserfiltration mit konventionellem Tiefenfilter
Der Überstau des Filters kann auch als Verweilzeitbehälter genutzt werden. Die Rückspülung
Alternative Verfahren zur Entfernung der unlöslichen Bestandteile und der Fällungsprodukte aus dem Kalkwasser sind:
- - Ultra- oder Mikrofiltration mit Membranen aus Keramik oder Polymer; beste Kalkwasserqualität, aber relativ aufwendig und nur mit regelmäßigen Säurespülungen möglich (z.B. dreimal täglich) mit anschließender Neutralisation.
- - Rückspülung mit Kalkwasser aus dem Vorlagebehälter. Es ist eine Schlammwasserbehandlung erforderlich (z.B. Absetzbecken mit Rückführung des Klarwassers zur Kalkwasserherstellung vor Reaktionsbecken und Eindicker / Schlammentwässerung).
- - Rückspülbare Automatikfilter.
- - Abtrennung mittels Kompaktflockungsanlage und Absetzanlage (Lamellenklärer); bei Bedarf mit Schlammentwässerung / Nacheindickung und ggf. mit Rückführung des Klarwassers zur Kalkwasserherstellung vor Reaktionsbecken).
- - Abtrennung in einem Kalksättiger.
- - Einsatz anderer Verfahren zur Partikelabtrennung.
- - Ultra or microfiltration with ceramic or polymer membranes; best Kalkwasserqualität, but relatively expensive and only with regular acid rinses possible (eg three times a day) with subsequent neutralization.
- - Backwashing with lime water from the storage tank. It is a sludge water treatment required (eg settling tank with recycling of clear water for Kalkwasserherstellung before reaction tank and thickener / sludge dewatering).
- - Backwashable automatic filter.
- - Separation by Kompaktflockungsanlage and settling plant (lamella clarifier); if necessary with sludge dewatering / re-thickening and if necessary with return of the clear water for lime water production in front of reaction tanks).
- - Separation in a Kalksättiger.
- - Use of other methods for particle separation.
Sonstige Anforderungen / Hinweise:
- - Alle Behälter mit aufbereitetem Lösewasser, Kalkmilch und Kalkwasser sollten gegen übermäßigen Luftaustausch (CO2-Zufuhr) geschützt werden.
- - Alle Anlagenteile mit Kalkmilch / Kalkwasser sollten für Reinigungsprozesse gut zugänglich sein bzw. mit einer automatischen Reinigungsanlage ausgestattet sein.
- - All containers of treated dissolving water, lime and lime water should be protected against excessive air exchange (CO 2 supply).
- - All plant components with lime / lime water should be easily accessible for cleaning processes or equipped with an automatic cleaning system.
Als Verfahren zur Schlammbehandlung können alle gängigen Verfahren zur Schlammeindeckung wie zum Beispiel Sedimentation, Entwässerung in Containern o.ä. eingesetzt werden. Durch die Rückführung des dabei entstehenden Klarwassers in den Prozess wird der Anfall von basischem Abwasser deutlich minimiert bzw. komplett vermieden.As a method for sludge treatment, all common methods for sludge-covering such as sedimentation, drainage in containers or similar. be used. The recirculation of the resulting clear water into the process substantially minimizes or completely eliminates the build-up of basic wastewater.
Vergleichsbeispiel: Aus dem Stand der Technik bekannte Anlage:Comparative Example: Annex known from the prior art:
Ohne Vorbehandlung durch Säurezugabe und Belüftung verweilt im Lösewasser der gelöste anorganische Kohlenstoff. Bei Zugabe von Kalkmilch reagiert das darin enthalte Calciumhydrogenkarbonat mit dem gelösten Kohlenstoffdioxid oder Hydrogencarbonat zu Calciumkarbonat, welches ausfällt und erheblich zur Schlammmasse beiträgt. Auch bei dem Ansetzen von Kalkhydrat oder dem Löschen von Branntkalk findet diese Reaktion statt, wenn als Lösewasser nicht entkarbonisiertes Wasser eingesetzt wird. Daher ist bei gleicher Menge an hergestelltem Kalkwasser eine größere Kalkmilchmenge erforderlich, als es bei der erfindungsgemäßen Anlage der Fall ist.Without pretreatment by addition of acid and aeration, the dissolved inorganic carbon remains in the dissolving water. When lime milk is added, the calcium hydrogen carbonate contained therein reacts with the dissolved carbon dioxide or bicarbonate to form calcium carbonate, which precipitates and contributes significantly to the sludge mass. This reaction also takes place when lime hydrate is applied or lime is extinguished if non-carbonated water is used as the leaching water. Therefore, a larger amount of lime milk is required for the same amount of lime water produced, as it is the case in the inventive system.
Auch die Stufe zur Partikelabtrennung muss bei Verzicht auf die Lösewasservorbehandlung deutlich aufwendiger gestaltet werden. Im Fall einer Tiefenfiltration zur Partikelabscheidung muss diese bei einer hohen Partikelkonzentration im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Beispiel größer dimensioniert werden. Andernfalls würde der Filter nach bereits kurzen Laufzeiten eine schlechte Ablaufqualität haben und schnell einen hohen Differenzdruck aufbauen. In jedem Fall jedoch ist eine große Spülwassermenge erforderlich, um den hohen Schlammanfall im Filter zu entfernen.Also, the stage for particle separation must be made considerably more expensive in the absence of pre-treatment of the dissolving water. In the case of depth filtration for particle separation, it must be dimensioned larger at a high particle concentration, in contrast to the example according to the invention. Otherwise, the filter would already have a short runtime quality after a short runtime and quickly build up a high differential pressure. In any case, a large amount of flushing water is required to remove the high amount of sludge in the filter.
Für die Trennverfahren Ultra- und Mikrofiltration ist auch eine größere Dimensionierung notwendig, ansonsten ist mit einem schnell ansteigenden Differenzdruck zu rechnen. Auch hier steigt die Spülwassermenge mit der erhöhten Partikelkonzentration an.For the separation process ultrafiltration and microfiltration, a larger dimensioning is necessary, otherwise is to be expected with a rapidly increasing differential pressure. Again, the amount of flushing water increases with the increased particle concentration.
Im Fall einer Flockungsanlage zur Partikelabscheidung ist neben der größeren Dimensionierung auch ein höherer Chemikalienaufwand notwendig.In the case of a flocculation system for particle separation, a larger amount of chemicals is required in addition to the larger dimensions.
Im Vergleich zu einer Lösewasservorbehandlung mittels Umkehrosmose ergeben sich durch den Einsatz der Säureentkarbonisierung erhebliche Vorteile (Einsparung von Investitionskosten und Betriebskosten, Vermeidung Konzentratanfall, ökologische Vorteile).Compared to reverse osmosis pre-treatment with water, the use of acid decarburization offers considerable advantages (saving of investment costs and operating costs, avoidance of concentrates, ecological benefits).
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der ErfindungFurther advantageous embodiments of the invention
Möglichkeit zur Nachrüstung der erfindungsgemäßen Anlage für bestehende Anlagen. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit zur Nutzung von schlechteren und damit günstigen Kalksorten sowie eine geringere Trübung des KalkwassersPossibility to retrofit the system according to the invention for existing systems. This results in the possibility of using poorer and thus cheaper types of lime and a lower turbidity of the lime water
Insbesondere durch den Einsatz einer konventionellen Filtration zur Entfernung der unlöslichen Bestandteile aus dem Kalkwasser wird eine besonders kostengünstige Variante sichergestellt.In particular, by the use of a conventional filtration to remove the insoluble constituents from the lime water, a particularly cost-effective variant is ensured.
Die entwickelte Anlage ist automatisierbar.The developed system is automatable.
Der Reinigungsaufwand wird durch die verminderte Schlammmenge reduziert.The cleaning effort is reduced by the reduced amount of sludge.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Säuredosierungacid dosage
- 22
- Apparatur zur Entfernung von KohlenstoffdioxidApparatus for removing carbon dioxide
- 33
- Entkarbonisiertes LösewasserDecarbonated solvent water
- 44
- Luft bzw. TrägergaszufuhrAir or carrier gas supply
- 55
- Abluftexhaust
- 66
- KalkmilchbehälterKalkmilchbehälter
- 77
- Kalkmilchdosierungaddition of lime
- 88th
- Kalkwasserherstellunglime water
- 99
- Sättiger (Verweilzeitbehälter)Saturator (residence time container)
- 1010
- Apparatur zur PartikelabtrennungApparatus for separating particles
- 1111
- Vorlagebehälterstorage container
- 1212
- Spülpumpeirrigation pump
- 1313
- Spülwasserdishwater
- 1414
- Schlammwassermuddy water
- 1515
- SchlammwasserbehandlungSludge water treatment
- 1616
- KlarwasserrückführungClear water recirculation
- 1717
- KalkwasserdosierungKalkwasserdosierung
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202018101963.5U DE202018101963U1 (en) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | Plant for sludge-reduced lime water production and pre-treatment by acid decarbonization |
Applications Claiming Priority (1)
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DE202018101963.5U DE202018101963U1 (en) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | Plant for sludge-reduced lime water production and pre-treatment by acid decarbonization |
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DE202018101963U1 true DE202018101963U1 (en) | 2018-05-04 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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---|---|
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-
2018
- 2018-04-11 DE DE202018101963.5U patent/DE202018101963U1/en active Active
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