DE202022101702U1 - Water treatment plant and use of a water treatment plant - Google Patents
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Abstract
Wasserbehandlungsanlage (10) umfassend
- einen Rohwasserzulauf (11) zur Bereitstellung von Rohwasser (R),
- eine Enthärtungsvorrichtung (12) mit einem Eingang (11a), der mit dem Rohwasserzulauf (11) in Verbindung steht, und einem Ausgang (11b), wobei die Enthärtungsvorrichtung (12) aus dem Rohwasser (R) enthärtetes Wasser (W) erzeugt und am Ausgang (11b) bereitstellt und insbesondere mindestens einen regenerierbaren oder austauschbaren Ionenaustauscher (13) enthält,
- eine Regeneriereinrichtung (18) zum Regenerieren der Enthärtungsvorrichtung (12), insbesondere des Ionenaustauschers (13) der Enthärtungsvorrichtung (12), und/oder eine Signaleinrichtung, welche bei einer Erschöpfung der Enthärtungsvorrichtung (12) ein Signal erzeugt, um eine erforderliche Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung (12) und insbesondere eine erforderliche Regenerierung oder einen erforderlichen Austausch des Ionenaustauschers (13) anzuzeigen und/oder um den Ausgang (1 1b) der Enthärtungsvorrichtung (12) zu schließen,
- eine Steuereinrichtung (14), welche mit der Regeneriereinrichtung (18) und/oder der Signaleinrichtung gekoppelt ist, um die Enthärtungsvorrichtung (12) bei einer Erschöpfung zu regenerieren und/oder das von der Signaleinrichtung erzeugte Signal auszugeben oder anzuzeigen, und
- mindestens eine mit der Enthärtungsvorrichtung (12) und der Steuereinrichtung (14) in Verbindung stehende Messvorrichtung (15) zur Erfassung eines Härtedurchbruchs in dem am Ausgang (11b) der Enthärtungsvorrichtung (12) bereitgestellten Wasser (W), dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (15) mindestens einen Leitfähigkeitssensor (2; 2a, 2b) und eine Elektrolysezelle (1) mit wenigstens zwei Elektrolyseelektroden (A, K) umfasst.
Water treatment plant (10) comprising
- a raw water inlet (11) for providing raw water (R),
- a softening device (12) with an inlet (11a), which is connected to the raw water inlet (11), and an outlet (11b), wherein the softening device (12) produces softened water (W) from the raw water (R) and at the outlet (11b) and in particular contains at least one regenerable or exchangeable ion exchanger (13),
- a regenerating device (18) for regenerating the softening device (12), in particular the ion exchanger (13) of the softening device (12), and/or a signaling device which generates a signal when the softening device (12) is exhausted, in order to indicate that the softening device (12) needs to be regenerated Softening device (12) and in particular to display a required regeneration or a required replacement of the ion exchanger (13) and/or to close the outlet (11b) of the softening device (12),
- a control device (14), which is coupled to the regeneration device (18) and/or the signaling device in order to regenerate the softening device (12) when it is exhausted and/or to output or display the signal generated by the signaling device, and
- at least one measuring device (15) connected to the softening device (12) and the control device (14) for detecting a hardness breakthrough in the water (W) provided at the outlet (11b) of the softening device (12), characterized in that the measuring device (15) comprises at least one conductivity sensor (2; 2a, 2b) and an electrolysis cell (1) with at least two electrolysis electrodes (A, K).
Description
Die Erfindung betrifft eine Wasserbehandlungsanlage sowie deren Verwendung zur Erzeugung von enthärtetem Wasser.The invention relates to a water treatment plant and its use for producing softened water.
Die Härte von Wasser ist durch die Konzentration der im Wasser gelösten Kationen der Erdalkalimetalle und, in spezifischen Anwendungsfällen, auch durch die Konzentration der zugehörigen anionischen Partner, insbesondere des Hydrogencarbonats, bestimmt. Die Summe der Konzentrationen sämtlicher gelöster Erdalkalimetalle (die als Carbonate, Sulfate, Chloride, Nitrite, Nitrate und Phosphate vorliegen können) wird dabei als Gesamthärte bezeichnet. Der nur an Kohlensäure gebundene Anteil wird als Carbonathärte (oder temporäre Härte) und die Differenz von Gesamthärte und Carbonathärte als Nichtcarbonathärte (oder permanente Härte) bezeichnet, wobei der überwiegende Teil der Gesamthärte im Trinkwasser in der Regel als Carbonathärte vorliegt. Als sogenannte Härtebildner tragen im Wesentlichen Calcium- und Magnesium-Ionen zur Gesamthärte von Wasser bei. Die Summe der Konzentration von Calcium- und Magnesium-Ionen entspricht daher in guter Näherung der Gesamtwasserhärte. Die übrigen Erdalkalimetalle, wie Strontium und Barium, sind regelmäßig nur als Spurenstoffe im Wasser vorhanden und tragen daher kaum zur Wasserhärte bei. Die Carbonathärte kann durch Beseitigung von Calcium- und Magnesiumcarbonat aus dem Wasser entfernt werden. Die gelösten Härtebildner Calcium und Magnesium können im Wasser schwer lösliche Verbindungen ausbilden, insbesondere als Carbonate, mit dem im Wasser gelösten Kohlendioxid, entsprechend dem Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht.The hardness of water is determined by the concentration of the cations of the alkaline earth metals dissolved in the water and, in specific applications, also by the concentration of the associated anionic partners, in particular the hydrogen carbonate. The sum of the concentrations of all dissolved alkaline earth metals (which can be present as carbonates, sulfates, chlorides, nitrites, nitrates and phosphates) is referred to as the total hardness. The proportion that is only bound to carbonic acid is called carbonate hardness (or temporary hardness) and the difference between total hardness and carbonate hardness is called non-carbonate hardness (or permanent hardness), with the majority of the total hardness in drinking water usually being present as carbonate hardness. Calcium and magnesium ions, the so-called hardeners, are the main contributors to the overall hardness of water. The sum of the concentrations of calcium and magnesium ions therefore corresponds to a good approximation of the total water hardness. The other alkaline earth metals, such as strontium and barium, are regularly only present as trace substances in the water and therefore hardly contribute to the water hardness. Carbonate hardness can be removed by removing calcium and magnesium carbonate from the water. The dissolved hardeners calcium and magnesium can form poorly soluble compounds in the water, in particular as carbonates, with the carbon dioxide dissolved in the water, in accordance with the lime-carbonic acid balance.
Die Ausbildung von in Wasser schwer löslichen Verbindungen durch die Härtebildner führt insbesondere beim Erhitzen des Wassers zur Bildung von Kesselstein in Haushaltsgeräten, Heizungen und Heißwasserbereitern und vermindert die Wirksamkeit von Spül- und Waschmitteln in (Geschirr)-Spülmaschinen und Waschmaschinen. Weiterhin beeinflusst die Wasserhärte den Geschmack von mit Wasser zubereiteten Speisen und Getränken. Zur Vermeidung oder Minderung dieser nachteiligen Folgen von hartem Wasser, d.h. Wasser mit einer hohen Konzentration von Erdalkalimetall-Ionen, werden dem Wasser bspw. in Enthärtungsanlagen oder in Anlagen zur Vollentsalzung die Calcium- und Magnesiumionen teilweise oder vollständig entzogen, indem diese bspw. mittels Kationenaustauscher durch Natriumionen ersetzt oder - bei einer Vollentsalzung - zusammen mit allen anderen gelösten Ionen vollständig aus dem Wasser entfernt werden, bspw. durch eine Kombination von Kationen- und Anionenaustauscher oder durch eine Umkehrosmose.The formation of poorly water-soluble compounds by the hardeners leads to the formation of scale in household appliances, heating systems and water heaters, especially when water is heated, and reduces the effectiveness of detergents and detergents in (dish) dishwashers and washing machines. Furthermore, the water hardness influences the taste of food and drinks prepared with water. To avoid or reduce these adverse consequences of hard water, i.e. water with a high concentration of alkaline earth metal ions, the calcium and magnesium ions are partially or completely removed from the water, e.g replaced by sodium ions or - in the case of full desalination - completely removed from the water together with all other dissolved ions, e.g. by a combination of cation and anion exchangers or by reverse osmosis.
Da die Austauschkapazität von Ionenaustauschern begrenzt ist, müssen Enthärtungsvorrichtungen, in denen Ionenaustauscher eingesetzt werden, rechtzeitig vor einer eintretenden Erschöpfung des oder der Ionenaustauscher regeneriert werden, um einen Härtedurchbruch zu vermeiden. Die Regenerierung eines erschöpften KationenAustauscherharzes erfolgt bspw. mit einer Kochsalzlösung (Natriumchlorid-Lösung). Bei der Regenerierung werden die vom Ionenaustauscher während der Enthärtung von Wasser aufgenommenen Härtebildner (Calcium- und Magnesium- Ionen) gegen Natriumionen der Kochsalzlösung ausgetauscht. Der Zeitpunkt der Erschöpfung eines Ionenaustauschers hängt von der Austauschkapazität des Materials des Ionenaustauschers (in der Regel ist dies ein Ionenaustauscherharz), der Härte des Rohwassers und vom Volumendurchsatz des Rohwassers ab. Um einerseits den Verbrauch von Regeneriermaterial (bspw. Regeneriersalz zur Herstellung einer Kochsalzlösung) möglichst niedrig zu halten und andererseits einen Härtedurchbruch nach Eintritt einer Erschöpfung des Ionenaustauschers zu verhindern, sollte die Regenerierung möglichst kurz vor Eintritt der vollständigen Erschöpfung des Ionenaustauschers erfolgen. Bei einer vorzeitigen Regenerierung steigt der Verbrauch von Regeneriermaterial und bei einer zu späten Regenerierung sind die Ionenaustauscher nicht mehr in der Lage, die härtebildenden Ionen vollständig aus dem Wasser zu entfernen und es erfolgt ein Härtedurchbruch.Since the exchange capacity of ion exchangers is limited, softening devices in which ion exchangers are used must be regenerated in good time before the ion exchanger or ion exchangers become exhausted, in order to avoid hardness breakthrough. An exhausted cation exchange resin is regenerated, for example, with a saline solution (sodium chloride solution). During regeneration, the hardeners (calcium and magnesium ions) absorbed by the ion exchanger during the softening of water are exchanged for sodium ions in the saline solution. The time when an ion exchanger is exhausted depends on the exchange capacity of the ion exchanger material (usually this is an ion exchange resin), the hardness of the raw water and the volume flow rate of the raw water. In order to keep the consumption of regeneration material (e.g. regeneration salt for the production of a common salt solution) as low as possible on the one hand and to prevent hardness breakthrough after the ion exchanger has been exhausted on the other hand, regeneration should take place as soon as possible before the ion exchanger is completely exhausted. In the case of premature regeneration, the consumption of regeneration material increases and if regeneration is too late, the ion exchangers are no longer able to completely remove the hardness-causing ions from the water and hardness breakthrough occurs.
Aus der
Da die elektrische Leitfähigkeit von Wasser durch alle im Wasser gelösten Ionen bestimmt wird und nicht nur durch die im Wasser gelösten Härtebildner (insbesondere Calcium- und Magnesium-Ionen) und weil der Austausch der Härtebildner durch Natrium-Ionen beim Enthärten nur zu einer geringfügigen Änderung der Leitfähigkeit führt, ist der in diesem bekannten Verfahren ermittelte Leitwert nur bedingt geeignet, um den optimalen Regenerationszeitpunkt zu berechnen. Darüber hinaus kann bei diesem Verfahren ein Härtedurchbruch nicht zuverlässig verhindert werden, da die Regenerierung des Ionenaustauschers erst dann erfolgt, wenn die Leitwertdifferenz null ist oder gegen Null tendiert, was bedeutet, dass die Austauschkapazität des Ionenaustauschers bereits (nahezu) erschöpft ist. Das bekannte Verfahren ist daher nicht für den Einsatz in Enthärtungs- oder Entsalzungsanlagen geeignet, die permanent voll- oder teil-enthärtetes Wasser bereitstellen sollen.Since the electrical conductivity of water is determined by all the ions dissolved in the water and not only by the hardeners dissolved in the water (especially calcium and magnesium ions) and because the exchange of the hardeners due to sodium ions during softening only leads to a slight change in conductivity, the conductivity determined in this known method is only conditionally suitable for calculating the optimal regeneration time. In addition, a hardness breakthrough cannot be reliably prevented with this method, since the regeneration of the ion exchanger only takes place when the conductance difference is zero or tends towards zero, which means that the exchange capacity of the ion exchanger is already (almost) exhausted. The known method is therefore not suitable for use in softening or desalination plants that are intended to permanently provide fully or partially softened water.
Aus der
Der Zusammenhang zwischen der elektrischen Leitfähigkeit und der Gesamthärte des Wassers muss dabei anhand von Kennlinien erfasst werden, welche empirisch und aufwendig durch titrimetrische Bestimmung der Härte von verschiedenen Wasserproben und eine Messung der elektrischen Leitfähigkeit erstellt werden müssen. Darüber hinaus ist der Zusammenhang zwischen der elektrischen Leitfähigkeit und der Gesamthärte des Wassers nur schwach ausgeprägt und der Austausch der Härtebildner durch Natrium-Ionen während eines Enthärtungsvorgangs führt nur zu einer geringfügigen Änderung der Leitfähigkeit. Die bei einer bestimmten Leitfähigkeit tatsächlich vorliegende, titrimetrisch bestimmbare Wasserhärte kann deshalb erheblich von dem über die Kennlinie ermittelten Härtewert abweichen, insbesondere wenn das Rohwasser eine relativ hohe Nichtcarbonathärte (permanente Härte) aufweist. Bei einer Abweichung der aus der Kalibrierkennlinie bestimmten Wasserhärte des Rohwassers von der tatsächlichen Härte des Rohwassers kann es daher zu einer vorzeitigen Regenerierung und damit zu einem erhöhten Verbrauch an Regeneriermittel oder zu einer verspäteten Regenerierung mit einem daraus folgenden Härtedurchbruch kommen, je nachdem, ob die über die Kennlinie bestimmte Rohwasserhärte größer oder kleiner als die tatsächliche Gesamthärte des Rohwassers ist. Deshalb und auch aufgrund der Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit von Wasser ist diese Methode zur Steuerung der Regenerierung einer Wasserenthärtungsvorrichtung ungenau und kann nur auf Rohwasserqualitäten angewandt werden, die einen Verlauf der elektrischen Leitfähigkeit von der Gesamthärte des Wassers aufweisen, der zumindest ungefähr der verwendeten Kennlinie entspricht.The connection between the electrical conductivity and the total hardness of the water must be recorded using characteristic curves, which must be created empirically and laboriously by titrimetric determination of the hardness of various water samples and a measurement of the electrical conductivity. In addition, the connection between the electrical conductivity and the overall hardness of the water is only weakly pronounced, and the replacement of the hardness components by sodium ions during a softening process only leads to a slight change in conductivity. The water hardness that is actually present at a certain conductivity and can be determined titrimetrically can therefore deviate considerably from the hardness value determined via the characteristic curve, especially if the raw water has a relatively high non-carbonate hardness (permanent hardness). If the water hardness of the raw water determined from the calibration characteristic curve deviates from the actual hardness of the raw water, premature regeneration and thus increased consumption of regenerating agent or delayed regeneration with a resulting hardness breakthrough can occur, depending on whether the the raw water hardness determined by the characteristic curve is greater or lower than the actual total hardness of the raw water. For this reason, and also due to the temperature dependence of the electrical conductivity of water, this method for controlling the regeneration of a water softening device is imprecise and can only be applied to raw water qualities that have a course of electrical conductivity from the total hardness of the water that corresponds at least approximately to the characteristic curve used.
Zur Überwachung der Austauschkapazität von Ionenaustauschern sind aus dem Stand der Technik weiterhin Härtefühler bekannt, die ein Quell- oder Schrumpfharz enthalten, dessen Volumenausdehnung als Maß für den Erschöpfungsgrad des Ionenaustauschers benutzt wird. Ein solcher Härtefühler für Wasserenthärtungsanlagen ist bspw. aus der
Zur genauen Bestimmung der Wasserhärte können komplexometrische Titrationsmethoden, bspw. mit dem Dinatriumsalz der Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) als Titranten, eingesetzt werden, welche die Konzentrationen der im Wasser gelösten Erdalkali-Ionen und damit die Gesamthärte des Wassers erfassen können. Zur Überwachung des Erschöpfungsgrads von Ionenaustauschern sind aus dem Stand der Technik Messgeräte bekannt, welche den Farbumschlagpunkt einer Titration fotometrisch erfassen und ein Signal auslösen, sobald dabei ein Härtedurchbruch erfasst wird. Diese Messgeräte zeichnen sich durch eine gute Messgenauigkeit aus, sind aber aufwendig und teuer in der Herstellung und erfordern eine regelmäßige Wartung und erzeugen wegen der Verwendung des Titranten hohe Verbrauchskosten. Bei der Erfassung eines Härtedurchbruchs mit der gängigen Titrationsmethode gibt es ferner einen erheblichen Zeitversatz zwischen dem Härtedurchbruch und dessen Erkennung. Es wird üblicherweise nur alle ca. 5-30 Minuten eine Weichwasserprobe gezogen und analysiert, um den Reagenzienverbrauch gering zu halten. Dies dauert weitere ca. 3 - 5 Minuten. In dieser Zeit strömt Weichwasser mit unklarer Qualität bzw. bereits erheblichem Härtedurchbruch der nachgeschalteten Anwendung zu. Ein Härtedurchbruch kann deshalb nicht verhindert werden, da das Signal, das eine erforderliche Regenerierung des Ionenaustauschers anzeigt, erst erzeugt wird, wenn die Austauaschkapazität bereits erschöpft ist.Complexometric titration methods, e.g. with the disodium salt of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) as a titrant, can be used to precisely determine the water hardness, which can record the concentrations of the alkaline earth metal ions dissolved in the water and thus the total hardness of the water. Measuring devices are known from the prior art for monitoring the degree of exhaustion of ion exchangers, which photometrically detect the color change point of a titration and trigger a signal as soon as a hardness breakthrough is detected. These measuring devices are characterized by good measuring accuracy, but are complex and expensive to manufacture and require regular maintenance and generate high consumption costs because of the use of the titrant. When detecting a hardness breakthrough with the common titration method, there is also a considerable time delay between the hardness breakthrough and its detection. A soft water sample is usually only taken and analyzed every 5-30 minutes in order to keep reagent consumption low. This takes another 3 - 5 minutes. At this time flows Soft water with unclear quality or already significant hardness breakthrough to the downstream application. A breakthrough in hardness cannot be prevented because the signal that indicates that the ion exchanger needs to be regenerated is only generated when the exchange capacity has already been exhausted.
Bei der Bestimmung des optimalen Zeitpunkts für die Regenerierung einer Wasserenthärtungs vorrichtung, der Rohwasser aus dem Netz der öffentlichen Trinkwasserversorgung zur Verfügung gestellt wird, besteht darüber hinaus das Problem, dass der Wasserversorger in der Regel eine begrenzte Anzahl verschiedener Trinkwasserqualitäten aus unterschiedlichen Quellen und mit unterschiedlicher Zusammensetzung und Härte in das Netz der öffentlichen Trinkwasserversorgung einspeist, wobei die Einleitung dieser unterschiedlichen Trinkwasserqualitäten innerhalb eines Tages oder auch innerhalb längerer Zeiträume wechseln kann, so dass sich die Zusammensetzung und die Härte des einer Enthärtungsvorrichtung zugeführten Rohwassers entsprechend der Qualität des von der öffentlichen Trinkwasserversorgung zur Verfügung gestellten Trinkwassers ändern kann. Derartige Änderungen in der Wasserqualität, die während eines Tages durchaus mehrmals auftreten können, verändern die verbleibende Austauschkapazität der Enthärtungsvorrichtung und damit den optimalen Zeitpunkt für die Durchführung einer Regenerierung. Um bei einer Änderung der Wasserqualität des zugeführten Rohwassers eine schnelle Anpassung des optimalen Zeitpunkts für die Durchführung einer Regenerierung vornehmen zu können, ist es erforderlich, während des Betriebs einer Wasserbehandlungsanlage mit einer Wasserenthärtungsvorrichtung eine schnelle Erfassung etwaiger Änderungen in der Zusammensetzung bzw. der Qualität des Rohwassers zu ermöglichen und den prognostizierten Zeitpunkt einer Erschöpfung der Enthärtungsvorrichtung daran anzupassen.When determining the optimal point in time for the regeneration of a water softening device that is made available with raw water from the public drinking water supply network, there is also the problem that the water supplier usually has a limited number of different drinking water qualities from different sources and with different compositions and hardness into the network of the public drinking water supply, whereby the introduction of these different drinking water qualities can change within a day or also within longer periods of time, so that the composition and the hardness of the raw water supplied to a softening device correspond to the quality of the water available from the public drinking water supply provided drinking water can change. Such changes in the water quality, which can occur several times during a day, change the remaining exchange capacity of the softening device and thus the optimal time for carrying out a regeneration. In order to be able to quickly adjust the optimum point in time for carrying out regeneration when the water quality of the supplied raw water changes, it is necessary to quickly record any changes in the composition or quality of the raw water during operation of a water treatment plant with a water softening device to allow and adjust the predicted time of exhaustion of the softening device to it.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Wasserbehandlungsanlage sowie deren Verwendung zur Erzeugung von enthärtetem Wasser aufzuzeigen, die eine Bestimmung des optimalen Zeitpunkts für eine Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung ohne den Einsatz von Chemikalien in einem automatisierten Prozess während des Betriebs der Wasserbehandlungsanlage ermöglichen und dabei auch bei wechselnder Qualität oder Härte des zugeführten Rohwassers zuverlässig und möglichst schnell einen Härtedurchbruch erkennen können.Proceeding from this, the invention is based on the object of demonstrating a water treatment system and its use for generating softened water, which enable the optimum time for regeneration of the softening device to be determined without the use of chemicals in an automated process during operation of the water treatment system and thereby be able to detect a breakthrough in hardness reliably and as quickly as possible, even if the quality or hardness of the raw water supplied changes.
Diese Aufgaben werden mit der Wasserbehandlungsanlage gemäß Anspruch 1 und der Verwendung einer Wasserbehandlungsanlage zur Erzeugung von enthärtetem Wasser mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Wasserbehandlungsanlage und deren Verwendung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These objects are achieved with the water treatment system according to
Die erfindungsgemäße Wasserbehandlungsanlage umfasst einen Rohwasserzulauf, eine Enthärtungsvorrichtung mit einem Eingang und einem Ausgang und insbesondere mit mindestens einem regenerierbaren oder austauschbaren Ionenaustauscher, eine Regeneriereinrichtung zum Regenerieren der Enthärtungsvorrichtung und/oder eine Signaleinrichtung, welche bei einer Erschöpfung der Enthärtungsvorrichtung ein Signal erzeugt, um eine erforderliche Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung und insbesondere eine erforderliche Regenerierung oder einen erforderlichen Austausch des Ionenaustauschers anzuzeigen, und eine Steuereinrichtung, welche mit der Regeneriereinrichtung und/oder der Signaleinrichtung gekoppelt ist, um die Enthärtungsvorrichtung bei einer Erschöpfung zu regenerieren und/oder das von der Signaleinrichtung erzeugte Signal auszugeben oder anzuzeigen oder den Betrieb der Enthärtungsvorrichtung einzustellen, sowie mindestens eine mit der Enthärtungsvorrichtung und der Steuereinrichtung in Verbindung stehende Messvorrichtung zur Erfassung eines Härtedurchbruchs in dem am Ausgang der Enthärtungsvorrichtung bereitgestellten Wasser. Erfindungsgemäß umfasst die Messvorrichtung dabei mindestens einen Leitfähigkeitssensor und eine Elektrolysezelle mit wenigstens zwei Elektrolyseelektroden.The water treatment system according to the invention comprises an untreated water inlet, a softening device with an inlet and an outlet and in particular with at least one regenerable or exchangeable ion exchanger, a regeneration device for regenerating the softening device and/or a signaling device which generates a signal when the softening device is exhausted in order to regeneration of the softening device and in particular to display a required regeneration or a required replacement of the ion exchanger, and a control device which is coupled to the regenerating device and/or the signaling device in order to regenerate the softening device when it is exhausted and/or to output the signal generated by the signaling device or display or stop the operation of the softening device, and at least one measuring device connected to the softening device and the control device for detecting a hardness breakthrough in the water provided at the outlet of the softening device. According to the invention, the measuring device comprises at least one conductivity sensor and an electrolysis cell with at least two electrolysis electrodes.
Dabei wird der Enthärtungsvorrichtung am Eingang über den Rohwasserzulauf Rohwasser zugeführt, aus dem die Enthärtungsvorrichtung enthärtetes Wasser erzeugt und am Ausgang bereitstellt, wobei der Messvorrichtung Wasser, welches am Ausgang der Enthärtungsvorrichtung bereitgestellt wird, zugeführt wird, um bei einer Erschöpfung der Enthärtungsvorrichtung einen Härtedurchbruch in dem am Ausgang der Enthärtungsvorrichtung bereitgestellten Wasser zu erfassen und die Steuereinrichtung daraufhin eine Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung mittels der Regeneriereinrichtung einleitet und/oder ein von der Signaleinrichtung erzeugtes Signal ausgibt oder darstellt, um eine erforderliche Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung und insbesondere eine erforderliche Regenerierung oder einen erforderlichen Austausch des Ionenaustauschers anzuzeigen, oder um den Betrieb der Wasserbehandlungsanlage oder der Enthärtungsvorrichtung einzustellen, um zu verhindern, dass am Ausgang nicht-enthärtetes Wasser bereit gestellt wird.The softening device is supplied with raw water at the inlet via the raw water inlet, from which the softening device produces softened water and makes it available at the outlet, with the measuring device being supplied with water which is made available at the outlet of the softening device, in order to detect a hardness breakthrough in the softening device when the softening device is exhausted water provided at the outlet of the softening device and the control device then initiates regeneration of the softening device by means of the regeneration device and/or outputs or displays a signal generated by the signaling device in order to indicate a required regeneration of the softening device and in particular a required regeneration or a required replacement of the ion exchanger or to stop the operation of the water treatment plant or the softening device in order to prevent non-softened water being provided at the outlet.
Mit der Messvorrichtung kann dabei über den mindestens einen Leitfähigkeitssensor konduktometrisch ein Härtedurchbruch erfasst werden. Die konduktometrische Erfassung eines Härtedurchbruchs kann dabei in der Messvorrichtung sehr schnell und zuverlässig durch Bestimmung der Leitfähigkeitsdifferenz erfasst werden, die sich aufgrund einer elektrolytischen Fällung der Erdalkali-Ionen, die bei einem erfolgten Härtedurchbruch in dem Wasser enthaltenen sind, in der Elektrolysezelle ergibt. Hierfür wird mit der Messvorrichtung die elektrische Leitfähigkeit des der Messvorrichtung zugeführten Wassers vor Eintritt in die Elektrolysezelle oder an einem Eingang der Elektrolysezelle und die elektrische Leitfähigkeit des Wassers nach einem Austritt aus der Elektrolysezelle oder an einem Ausgang der Elektrolysezelle erfasst und daraus die Differenz gebildet, um die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit zu erfassen, die durch die Fällung der Erdalkali-Ionen in der Elektrolysezelle hervorgerufen wird. Solange das der Messvorrichtung zugeführte Wasser, bei ordnungsgemäßem Betrieb der Wasserbehandlungsanlage und insbesondere bei nicht erschöpftem Ionenaustauscher, vollständig enthärtet ist und folglich keine Erdalkali-Ionen enthält, ist die Leitfähigkeit des Wassers am Eingang und am Ausgang der Messvorrichtung zumindest im Wesentlichen gleich groß und die Messvorrichtung erfasst eine Leitfähigkeitsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang der Messvorrichtung von Null oder zumindest annähernd Null. Bei einem Härtedurchbruch der Enthärtungsvorrichtung sind allerdings Erdalkali-Ionen, insbesondere Calcium- und Magnesium-Ionen im Wasser enthalten, welche in der Elektrolysezelle der Messvorrichtung ausgefällt werden und zu einer Erniedrigung der elektrischen Leitfähigkeit am Ausgang der Messvorrichtung gegenüber der Leitfähigkeit am Eingang führen.With the measuring device, a hardness breakthrough can be recorded conductometrically via the at least one conductivity sensor. the con Ductometric detection of a hardness breakthrough can be detected very quickly and reliably in the measuring device by determining the conductivity difference that results in the electrolytic cell due to electrolytic precipitation of the alkaline earth ions that are contained in the water when hardness breakthrough occurs. For this purpose, the electrical conductivity of the water supplied to the measuring device before entering the electrolytic cell or at an entrance of the electrolytic cell and the electrical conductivity of the water after exiting the electrolytic cell or at an exit of the electrolytic cell are recorded with the measuring device and the difference is formed therefrom in order to to detect the change in electrical conductivity caused by the precipitation of alkaline earth ions in the electrolytic cell. As long as the water supplied to the measuring device is completely softened and therefore does not contain any alkaline earth ions, given proper operation of the water treatment system and in particular when the ion exchanger is not exhausted, the conductivity of the water at the inlet and outlet of the measuring device is at least essentially the same and the measuring device detects a conductivity difference between the input and output of the measuring device of zero or at least approximately zero. If the hardness of the softening device breaks through, however, alkaline earth ions, in particular calcium and magnesium ions, are contained in the water, which are precipitated in the electrolytic cell of the measuring device and lead to a reduction in the electrical conductivity at the outlet of the measuring device compared to the conductivity at the inlet.
Die erfindungsgemäße Wasserbehandlungsanlage hat den Vorteil, dass das am Ausgang der Enthärtungsvorrichtung bereitgestellte Wasser (Weichwasser) kontinuierlich überwacht wird. Ein Zeitversatz der Überwachung ist lediglich durch die geringe Strecke begründet, über die das analysierte Wasser durch die Messvorrichtung strömt, insbesondere von einem Eingang zu einem Ausgang der Messvorrichtung, wobei diese Strecke und damit der zeitliche Versatz sehr kurz gehalten werden kann. In bevorzugten Ausführungsbeispielen liegt die für eine Ausfällung der Erdalkali-Ionen maßgebliche, elektrolytisch wirksame Verweilzeit des durch die Elektrolysezelle strömenden Wassers (Weichwasser) im Bereich von 10 bis 120 Sekunden, bevorzugt zwischen 20 und 50 Sekunden. Für die Erfassung eines Härtedurchbruchs kommt noch eine durch die Länge der Zufuhrleitungen bedingte Totzeit von ca. 30 bis 60 Sekunden hinzu, so dass innerhalb einer Reaktionszeit von 40 bis 180 Sekunden, insbesondere von 50 bis 110 Sekunden eine Änderung der Leitfähigkeit bei einem beginnenden Härtedurchbruch erfasst werden kann. Dadurch kann ein beginnender Härtedurchbruch sehr frühzeitig detektiert werden.The water treatment system according to the invention has the advantage that the water (soft water) provided at the outlet of the softening device is continuously monitored. A time delay in the monitoring is only due to the small distance over which the analyzed water flows through the measuring device, in particular from an inlet to an outlet of the measuring device, with this distance and thus the time delay being able to be kept very short. In preferred embodiments, the electrolytically active residence time of the water (soft water) flowing through the electrolytic cell, which is decisive for precipitation of the alkaline earth metal ions, is in the range from 10 to 120 seconds, preferably between 20 and 50 seconds. For the detection of a hardness breakthrough, there is also a dead time of about 30 to 60 seconds due to the length of the supply lines, so that a change in conductivity is detected within a reaction time of 40 to 180 seconds, in particular 50 to 110 seconds, when a hardness breakthrough begins can be. As a result, an incipient breakthrough in hardness can be detected very early on.
Bei einem beginnenden Härtedurchbruch kann dabei aus der erfassten Differenz der Leitfähigkeit des Wassers am Eingang und am Ausgang der Messvorrichtung auf die Konzentration der Erdalkali-Ionen in dem durch die Elektrolysezelle strömenden Wasser und daraus auf den Erschöpfungsgrad der Enthärtungsvorrichtung geschlossen werden. Je höher die Leitfähigkeitsdifferenz, desto höher ist der Erschöpfungsgrad bzw. desto niedriger ist die Restkapazität der Enthärtungsvorrichtung, insbesondere des Ionenaustauschers oder der Ionenaustauscher. Bei einem beginnenden Härtedurchbruch in dem durch die Elektrolysezelle geleiteten Wasser ist die Konzentration der Erdalkali-Ionen noch sehr gering, so dass selbst bei einer vollständigen Ausfällung der Erdalkali-Ionen zunächst nur eine geringe Änderung der Leitfähigkeit zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Messvorrichtung gemessen wird. Bei einem vollständigen Härtedurchbruch sind jedoch so viele Erdalkali-Ionen im Wasser vorhanden, so dass diese aufgrund der begrenzten Verweilzeit in der Elektrolysezelle nicht mehr vollständig ausgefällt werden können, weshalb die mit der Messvorrichtung erfasste Leitfähigkeitsdifferenz bei einem vollständigen Härtedurchbruch asymptotisch auf ein Maximum zuläuft, dessen Betrag weiterhin von der Verweilzeit des Wassers in der Elektrolysezelle und damit von der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers und der Länge der Elektrolysezelle abhängt.When hardness breakthrough begins, the difference in conductivity of the water recorded at the inlet and outlet of the measuring device can be used to determine the concentration of alkaline earth ions in the water flowing through the electrolytic cell and from this the degree of exhaustion of the softening device. The higher the conductivity difference, the higher the degree of exhaustion or the lower the residual capacity of the softening device, in particular of the ion exchanger or ion exchangers. When hardness breakthrough begins in the water passed through the electrolytic cell, the concentration of alkaline earth ions is still very low, so that even if the alkaline earth ions are completely precipitated, initially only a small change in conductivity between the input and output of the measuring device is measured . However, when there is a complete breakthrough in hardness, there are so many alkaline earth ions in the water that they can no longer be completely precipitated due to the limited residence time in the electrolytic cell Amount continues to depend on the residence time of the water in the electrolytic cell and thus on the flow rate of the water and the length of the electrolytic cell.
Zweckmäßig sind die Elektrolyseelektroden der Messvorrichtung als Flachelektroden ausgebildet, die in der Elektrolysezelle gegenüberliegend angeordnet sind. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Durchströmung des Wassers durch die Elektrolysezelle zwischen den Elektrolyseelektroden, wodurch eine ausreichende Verweilzeit für eine Ausfällung der Erdalkali-Ionen ermöglicht ist. Die Elektrolyseelektroden sind dabei zweckmäßig so ausgebildet, dass sie an eine Gleichspannungsquelle anschließbar sind.The electrolysis electrodes of the measuring device are expediently designed as flat electrodes which are arranged opposite one another in the electrolysis cell. This enables the water to flow evenly through the electrolytic cell between the electrolytic electrodes, which allows a sufficient residence time for the alkaline earth metal ions to precipitate. The electrolysis electrodes are expediently designed in such a way that they can be connected to a DC voltage source.
Zur Erfassung der elektrischen Leitfähigkeit des durch die Elektrolysezelle strömenden Wassers umfasst die Messvorrichtung bevorzugt mindestens zwei Leitfähigkeitssensoren. Besonders bevorzugt ist dabei mindestens ein Leitfähigkeitssensor in der Elektrolysezelle integriert. Dies ermöglicht einen kompakten und kostengünstigen Aufbau der Messvorrichtung. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung zwei Leitfähigkeitssensoren, wobei ein erster Leitfähigkeitssensor an einem Eingang der Messvorrichtung zur Messung der Leitfähigkeit des in die Elektrolysezelle einströmenden Wassers und ein zweiter Leitfähigkeitssensor an einem Ausgang der Messvorrichtung zur Messung der Leitfähigkeit des aus der Elektrolysezelle ausströmenden Wassers vorgesehen ist. Die Leitfähigkeitssensoren können auch außerhalb der Elektrolysezelle angeordnet sein. Hierbei ist bspw. ein erster Leitfähigkeitssensor stromaufwärts oder an einem Eingang der Elektrolysezelle und ein zweiter Leitfähigkeitssensor ist stromabwärts oder an einem Ausgang der Elektrolysezelle angeordnet.In order to record the electrical conductivity of the water flowing through the electrolytic cell, the measuring device preferably comprises at least two conductivity sensors. At least one conductivity sensor is particularly preferably integrated in the electrolytic cell. This enables a compact and cost-effective construction of the measuring device. In a preferred embodiment, the measuring device comprises two conductivity sensors, with a first conductivity sensor at an input of the measuring device for measuring the conductivity of the water flowing into the electrolytic cell and a second conductivity sensor at an output of the measuring device for measuring the conductivity of the water flowing out of the electrolytic cell outflowing water is provided. The conductivity sensors can also be arranged outside the electrolytic cell. In this case, for example, a first conductivity sensor is arranged upstream or at an inlet of the electrolytic cell and a second conductivity sensor is arranged downstream or at an outlet of the electrolytic cell.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung einen Eingang, an dem der Messvorrichtung Wasser von der Enthärtungsvorrichtung zugeführt wird, und einen Ausgang, wobei am Eingang ein erster Leitfähigkeitssensor und am Ausgang ein zweiter Leitfähigkeitssensor angeordnet sind und die Elektrolysezelle zwischen dem Eingang und dem Ausgang angeordnet ist. Dieser Aufbau ermöglicht eine störungsfreie Messung der elektrischen Leitfähigkeit des am Eingang in die Elektrolysezelle einströmenden und des am Ausgang aus der Elektrolysezelle ausströmenden Wassers.In a preferred embodiment, the measuring device comprises an input, at which water from the softening device is supplied to the measuring device, and an output, a first conductivity sensor being arranged at the input and a second conductivity sensor being arranged at the output, and the electrolytic cell being arranged between the input and the output . This structure enables a trouble-free measurement of the electrical conductivity of the water flowing into the electrolytic cell at the inlet and the water flowing out of the electrolytic cell at the outlet.
Jeder Leitfähigkeitssensor umfasst bevorzugt mindestens ein Elektrodenpaar mit zwei insbesondere als Stabelektroden ausgebildeten Messelektroden, welche an eine Wechselspannungsquelle anschließbar oder angeschlossen sind. Dies ermöglicht eine kostengünstige Messung der elektrischen Leitfähigkeit durch eine Beaufschlagung der Messelektroden mit einer elektrischen Wechselspannung bei einer kompakten Ausbildung der Messvorrichtung.Each conductivity sensor preferably comprises at least one pair of electrodes with two measuring electrodes, designed in particular as rod electrodes, which can be connected or are connected to an AC voltage source. This enables a cost-effective measurement of the electrical conductivity by applying an electrical AC voltage to the measuring electrodes with a compact design of the measuring device.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung einen ersten Leitfähigkeitssensor und einen zweiten Leitfähigkeitssensor, wobei der erste Leitfähigkeitssensor und der zweite Leitfähigkeitssensor jeweils ein Elektrodenpaar mit zwei Messelektroden umfasst und die Messelektroden an eine Wechselspannungsquelle anschließbar oder angeschlossen sind. Die beiden Leitfähigkeitssensoren können dabei innerhalb der Elektrolysezelle oder außerhalb der Elektrolysezelle angeordnet sein. Wenn die Leitfähigkeitssensoren innerhalb der Elektrolysezelle angeordnet sind, ist ein erster Leitfähigkeitssensor stromaufwärts und ein zweiter Leitfähigkeitssensor stromabwärts der einander gegenüberliegenden Elektrolyseelektroden vorgesehen. Eine Anordnung der beiden Leitfähigkeitssensoren innerhalb der Elektrolysezelle ermöglicht einen kompakten Aufbau sowie eine Verwendung der Messvorrichtung zur Bestimmung der Härte des Wassers einer Wasserprobe. Eine Anordnung außerhalb der Elektrolysezelle hat messtechnische Vorteile, da es aufgrund der örtlichen Entkopplung der Messelektroden und der Elektrolyseelektroden nicht zu einer Störung der Leitfähigkeitsmessung durch die Messelektroden kommen kann. Bei einer Anordnung der Messelektroden innerhalb der Elektrolysezelle kann es zur Vermeidung von Messstörungen zweckmäßig sein, die Leitfähigkeitsmessungen mittels der Messelektroden und die elektrolytische Ausfällung der Erdalkali-Ionen mittels der Elektrolyseelektroden zeitlich zu entkoppeln, d.h. in zeitlich aufeinanderfolgenden Messzyklen und Elektrolysezyklen durchzuführen.In a preferred embodiment, the measuring device comprises a first conductivity sensor and a second conductivity sensor, the first conductivity sensor and the second conductivity sensor each comprising a pair of electrodes with two measuring electrodes and the measuring electrodes being connectable or connected to an AC voltage source. The two conductivity sensors can be arranged inside the electrolytic cell or outside of the electrolytic cell. When the conductivity sensors are located within the electrolytic cell, a first conductivity sensor is provided upstream and a second conductivity sensor is provided downstream of the opposed electrolytic electrodes. Arranging the two conductivity sensors within the electrolytic cell enables a compact design and allows the measuring device to be used to determine the hardness of the water in a water sample. An arrangement outside of the electrolytic cell has advantages in terms of metrology, since the conductivity measurement cannot be disturbed by the measuring electrodes due to the local decoupling of the measuring electrodes and the electrolytic electrodes. If the measuring electrodes are arranged within the electrolytic cell, it can be useful to avoid measuring errors to decouple the conductivity measurements using the measuring electrodes and the electrolytic precipitation of the alkaline earth metal ions using the electrolytic electrodes at different times, i.e. to carry them out in consecutive measuring cycles and electrolysis cycles.
Die Steuereinrichtung der Wasserbehandlungsanlage ist bevorzugt so zur Ansteuerung der Messvorrichtung eingerichtet, dass das am Ausgang der Enthärtungsvorrichtung bereitgestellte Wasser der Messvorrichtung an dem Eingang der Messvorrichtung zugeführt und die Leitfähigkeit (Lfa) des am Eingang zugeführten Wassers mit dem einen Leitfähigkeitssensor oder mit dem ersten Leitfähigkeitssensor erfasst und danach das Wasser durch Anlegen einer Gleichspannung an die Elektrolyseelektroden elektrolysiert und schließlich die Leitfähigkeit (Lfb) des elektrolysierten Wassers am Ausgang der Messvorrichtung mittels des einen Leitfähigkeitssensors oder mit dem zweiten Leitfähigkeitssensor gemessen und dabei insbesondere eine durch die Elektrolyse des Wassers hervorgerufene Änderung der Leitfähigkeit (ΔLf = |Lfb - Lfa|) des Wassers zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Messvorrichtung erfasst wird. Aus der erfassten Änderung der Leitfähigkeit (ΔLf) kann auf die Existenz von Erdalkali-Ionen geschlossen werden, insbesondere wenn die erfasste Änderung der Leitfähigkeit (ΔLf) über einem vorgegebenen Grenzwert liegt. Die Existenz von Erdalkali-Ionen in dem der Messvorrichtung zugeführten Wasser deutet auf einen beginnenden Härtedurchbruch in der Enthärtungsvorrichtung hin, weshalb bevorzugt bei der Erfassung einer Änderung der Leitfähigkeit (ΔLf) über dem vorgegeben Grenzwert ein Regeneriervorgang zur Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung eingeleitet und/oder durch die Signaleinrichtung ein Signal ausgegeben wird, das eine erforderliche Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung und insbesondere eine erforderliche Regenerierung oder einen erforderlichen Austausch des Ionenaustauschers anzeigt.The control device of the water treatment system is preferably set up to control the measuring device in such a way that the water provided at the outlet of the softening device is fed to the measuring device at the inlet of the measuring device and the conductivity (Lf a ) of the water fed in at the inlet is measured with one conductivity sensor or with the first conductivity sensor and then the water is electrolyzed by applying a DC voltage to the electrolysis electrodes and finally the conductivity (Lf b ) of the electrolyzed water at the outlet of the measuring device is measured using one conductivity sensor or the second conductivity sensor, and in particular a change in the water caused by the electrolysis Conductivity (ΔLf = | Lf b - Lf a |) of the water between the input and the output of the measuring device is detected. From the detected change in conductivity (ΔLf) it is possible to conclude that alkaline earth ions exist, in particular if the detected change in conductivity (ΔLf) is above a predetermined limit value. The existence of alkaline earth ions in the water supplied to the measuring device indicates the beginning of a breakthrough in hardness in the softening device, which is why a regeneration process for regenerating the softening device is preferably initiated and/or by the Signal device, a signal is output which indicates a required regeneration of the softening device and in particular a required regeneration or a required replacement of the ion exchanger.
Dabei kann die Steuereinrichtung die Messvorrichtung auch so ansteuern, dass zunächst die ursprüngliche Leitfähigkeit (Lfa) des am Ausgang der Enthärtungsvorrichtung bereitgestellten Wassers, insbesondere mit einem ersten Leitfähigkeitssensor, erfasst und danach die ggf. bei einem Härtedurchbruch darin enthaltenen Erdalkali-Ionen in der Messvorrichtung durch Anlegen einer Gleichspannung an die Elektrolyseelektroden zumindest teilweise ausgefällt werden und die Leitfähigkeit (Lfb) des Wassers während und/oder nach der Fällung der Erdalkali-Ionen gemessen wird, insbesondere mit einem zweiten Leitfähigkeitssensor. Aus der Differenz der gemessenen Leitwerte wird dann von der Steuereinrichtung die durch die elektrolytische Ausfällung der Erdalkali-Ionen hervorgerufene Änderung der Leitfähigkeit (ΔLf = Lfb - Lfa) ermittelt und auf einen Härtedurchbruch geschlossen, wenn der Betrag von ΔLf über dem vorgegebenen Grenzwert liegt.The control device can also control the measuring device in such a way that first the original conductivity (Lf a ) of the water provided at the outlet of the softening device is recorded, in particular with a first conductivity sensor, and then the alkaline earth metal ions that may be contained therein in the event of a hardness breakthrough are recorded in the measuring device are at least partially precipitated by applying a DC voltage to the electrolysis electrodes and the conductivity (Lf b ) of the water is measured during and/or after the precipitation of the alkaline earth ions, in particular with a second conductivity sensor. The control device then uses the difference in the measured conductivity values to calculate the change caused by the electrolytic precipitation of the alkaline earth metal ions the conductivity (ΔLf = Lf b - Lf a ) is determined and a hardness breakthrough is concluded if the amount of ΔLf is above the specified limit value.
Wenn durch die Steuereinrichtung ein Härtedurchbruch erfasst wird, kann diese oder die Signaleinrichtung ein Signal ausgeben und/oder die Regeneriereinrichtung ansteuern, um einen Regeneriervorgang zur Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung einzuleiten. Ein Bediener der Wasserbehandlungsanlage wird somit über einen Härtedurchbruch informiert und ggf. angewiesen, entweder manuell einen Regeneriervorgang zur Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung einzuleiten oder einen Austausch des austauschbaren Ionenaustauschers, der bspw. als austauschbare Kartusche ausgebildet sein kann, vorzunehmen.If the control device detects a hardness breakthrough, it or the signaling device can output a signal and/or activate the regeneration device in order to initiate a regeneration process for regenerating the softening device. An operator of the water treatment system is thus informed of a hardness breakthrough and, if necessary, instructed to either manually initiate a regeneration process to regenerate the softening device or to replace the replaceable ion exchanger, which can be designed as a replaceable cartridge, for example.
Die Steuereinrichtung oder die Signaleinrichtung ist dabei zweckmäßig zur Ausgabe eines Signals eingerichtet, wenn während der Fällung der Erdalkali-Ionen, insbesondere über einen vorgegebenen Zeitraum (Δt) der Fällung, eine Änderung der gemessenen Leitfähigkeit gegenüber der ursprünglichen Leitfähigkeit des am Ausgang der Enthärtungsvorrichtung bereitgestellten Wassers erfasst wird, insbesondere wenn die über den vorgegebenen Zeitraum (Δt) erfasste Änderung der Leitfähigkeit (ΔLf) über einem vorgegebenen Grenzwert liegt. Das Signal kann dabei ein akustisches Signal, bspw. ein Warnton, und/oder ein optisches Signal, bspw. ein Warnlicht, und/oder eine textliche und/oder symbolisierte Darstellung eines Warnhinweises auf einer Anzeige der Steuereinrichtung sein. Die Steuereinrichtung oder die Signaleinrichtung kann auch so eingerichtet sein, dass der Betrieb der Enthärtungseinrichtung abgestellt und der Ausgang der Enthärtungsvorrichtung geschlossen wird, wenn ein Härtedurchbruch detektiert wird, indem bspw. ein Ventil am Ausgang geschlossen wird, um die Bereitstellung von nicht ausreichend enthärtetem Wasser am Ausgang zu verhindern.The control device or the signal device is expediently set up to output a signal if, during the precipitation of the alkaline earth metal ions, in particular over a predetermined period of time (Δt) of the precipitation, there is a change in the measured conductivity compared to the original conductivity of the water provided at the outlet of the softening device is detected, in particular when the change in conductivity (ΔLf) detected over the predefined period of time (Δt) is above a predefined limit value. The signal can be an acoustic signal, for example a warning tone, and/or an optical signal, for example a warning light, and/or a textual and/or symbolized representation of a warning on a display of the control device. The control device or the signaling device can also be set up in such a way that the operation of the softening device is switched off and the outlet of the softening device is closed if hardness breakthrough is detected, for example by closing a valve at the outlet in order to ensure that insufficiently softened water is made available at the prevent exit.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung so eingerichtet ist, dass sie in Abhängigkeit der erfassten Änderung der Leitfähigkeit (ΔLf), insbesondere bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts, einen Regeneriervorgang mittels der Regeneriereinrichtung direkt einleitet. Dies ermöglicht eine vollautomatische Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung, ohne dass der Bediener der Wasserbehandlungsanlage bei einem Härtedurchbruch noch manuell eingreifen muss.The control device is preferably set up in such a way that it directly initiates a regeneration process by means of the regeneration device as a function of the detected change in conductivity (ΔLf), in particular when a predetermined limit value is exceeded. This enables a fully automatic regeneration of the softening device without the operator of the water treatment system having to intervene manually in the event of a breakthrough in hardness.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wasserbehandlungsanlage ist die Enthärtungsvorrichtung als Mehrfach- oder Doppelanlage mit einer ersten Enthärtungsvorrichtung und mindestens einer zweiten Enthärtungsvorrichtung ausgebildet, welche im Pendelbetrieb betrieben werden können, wobei in dem Pendelbetrieb wechselweise die erste Enthärtungsvorrichtung in einem Enthärtungs- oder Entsalzungsmodus betrieben wird, während die zweite Enthärtungsvorrichtung in einem Regeneriermodus betrieben wird, in dem eine Regenerierung erfolgt, und umgekehrt. Dieser Pendelbetrieb einer ersten und einer zweiten Enthärtungsvorrichtung ermöglicht es, bei einem mit der Messvorrichtung erfassten Härtedurchbruch während des Enthärtungs- oder Entsalzungsmodus der einen Enthärtungsvorrichtung den Pendelbetrieb zu wechseln und bspw. in der ersten Enthärtungsvorrichtung den Regeneriermodus einzuleiten, während die zweite Enthärtungsvorrichtung auf den Enthärtungsmodus umgestellt wird. Dies stellt sicher, dass von der Wasserbehandlungsanlage zu jeder Zeit teil- oder voll-enthärtetes Wasser bereitgestellt werden kann.In a preferred embodiment of the water treatment system according to the invention, the softening device is designed as a multiple or double system with a first softening device and at least one second softening device, which can be operated in pendulum mode, with the first softening device being operated alternately in a softening or desalination mode in pendulum mode, while the second softening device is operated in a regeneration mode in which regeneration takes place, and vice versa. This oscillating operation of a first and a second softening device makes it possible to change the oscillating operation of one softening device and, for example, initiate the regeneration mode in the first softening device while the second softening device switches to the softening mode when a hardness breakthrough is detected with the measuring device during the softening or desalination mode becomes. This ensures that the water treatment plant can provide partially or fully softened water at any time.
In der erfindungsgemäßen Verwendung einer Wasserbehandlungsanlage, welche einen Rohwasserzulauf zur Bereitstellung von Rohwasser, eine Enthärtungsvorrichtung mit einem Eingang und einem Ausgang, eine Regeneriereinrichtung zum Regenerieren der Enthärtungsvorrichtung und/oder eine Signaleinrichtung umfasst, welche bei einer Erschöpfung der Enthärtungsvorrichtung ein Signal erzeugt, um eine erforderliche Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung und insbesondere eine erforderliche Regenerierung oder einen erforderlichen Austausch eines Ionenaustauschers anzuzeigen, erzeugt die Enthärtungsvorrichtung aus dem Rohwasser enthärtetes Wasser und stellt dieses am Ausgang bereit. Dabei ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche mit der Regeneriereinrichtung und/oder der Signaleinrichtung gekoppelt ist, um die Enthärtungsvorrichtung bei einer Erschöpfung zu regenerieren und/oder das von der Signaleinrichtung erzeugte Signal auszugeben oder anzuzeigen und/oder bei Erfassung eines Härtedurchbruchs den Ausgang zu verschließen, und es ist mindestens eine mit der Enthärtungsvorrichtung und der Steuereinrichtung in Verbindung stehende Messvorrichtung zur Erfassung eines Härtedurchbruchs in dem am Ausgang der Enthärtungsvorrichtung bereitgestellten Wassers vorhanden, wobeidas am Ausgang der Enthärtungsvorrichtung bereitgestellte Wasser zumindest zeitweise oder kontinuierlich der Messvorrichtung zugeführt und in der Messvorrichtung zumindest zeitweise eine elektrolytische Fällung der Erdalkali-Ionen in dem zugeführten Wasser durchgeführt wird, und wobei zumindest vor und während der elektrolytischen Fällung der Erdalkali-Ionen die elektrische Leitfähigkeit des zugeführten Wassers erfasst und miteinander verglichen wird, insbesondere durch Bildung der Differenz (ΔLF = |Lfb - Lfal) der vor der elektrolytischen Fällung erfassten Leitfähigkeit (Lfa) und der während oder nach der Fällung erfassten Leitfähigkeit (Lfb).In the use according to the invention of a water treatment system which comprises an untreated water inlet for providing untreated water, a softening device with an inlet and an outlet, a regeneration device for regenerating the softening device and/or a signaling device which generates a signal when the softening device is exhausted in order to Regeneration of the softening device and in particular to display a required regeneration or a required replacement of an ion exchanger, the softening device produces softened water from the raw water and makes this available at the outlet. A control device is provided, which is coupled to the regeneration device and/or the signal device in order to regenerate the softening device in the event of exhaustion and/or to output or display the signal generated by the signal device and/or to close the outlet when a hardness breakthrough is detected. and there is at least one measuring device connected to the softening device and the control device for detecting a hardness breakthrough in the water provided at the outlet of the softening device, with the water provided at the outlet of the softening device being fed at least intermittently or continuously to the measuring device and in the measuring device at least intermittently one electrolytic precipitation of the alkaline earth metal ions in the supplied water is carried out, and the electrical conductivity of the supplied water being recorded at least before and during the electrolytic precipitation of the alkaline earth metal ions and compared with one another, in particular by forming the difference (ΔLF = |Lf b - Lf a l) the conductivity (Lf a ) detected before the electrolytic precipitation and the conductivity (Lf b ) detected during or after the precipitation.
Dem Eingang der Enthärtungsvorrichtung wird dabei über den Rohwasserzulauf Rohwasser, welches Erdalkali-Ionen, insbesondere Calcium- und/oder Magnesium-Ionen, sowie Hydrogencarbonat- und/oder Carbonat-Ionen enthält, zugeführt.Raw water, which contains alkaline earth metal ions, in particular calcium and/or magnesium ions, as well as hydrogen carbonate and/or carbonate ions, is supplied to the inlet of the softening device via the raw water inlet.
In der erfindungsgemäßen Verwendung wird die elektrische Leitfähigkeit des der Messvorrichtung zugeführten Wassers bevorzugt an einem Eingang der Messvorrichtung und einem Ausgang der Messvorrichtung erfasst und die Messvorrichtung umfasst bevorzugt eine insbesondere zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Messvorrichtung angeordnete Elektrolysezelle mit wenigstens zwei Elektrolyseelektroden, wobei das der Messvorrichtung zugeführte Wasser in der Elektrolysezelle elektrolysiert wird, um die ggf. bei einem Härtedurchbruch in der Enthärtungsvorrichtung im Wasser vorhandenen Erdalkali-Ionen in dem zugeführten Wasser zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, auszufällen. Die Elektrolysezelle umfasst hierfür mindestens zwei Elektrolyseelektroden, welche zur elektrolytischen Fällung der Erdalkali-Ionen mit Gleichspannung beaufschlagt werden. Bevorzugt enthält die Messvorrichtung mindestens einen Leitfähigkeitssensor mit zwei Messelektroden, welche zur Erfassung der Leitfähigkeit des der Messvorrichtung zugeführten Wassers mit Wechselspannung beaufschlagt werden. Um die Leitfähigkeit des der Messvorrichtung zugeführten Wassers sowohl am Eingang als auch am Ausgang der Elektrolysezelle zu erfassen, enthält die Messvorrichtung bevorzugt einen ersten Leitfähigkeitssensor vor dem oder am Eingang und einen zweiten Leitfähigkeitssensor nach dem oder an dem Ausgang der Messvorrichtung.In the use according to the invention, the electrical conductivity of the water supplied to the measuring device is preferably recorded at an input of the measuring device and an output of the measuring device, and the measuring device preferably comprises an electrolytic cell with at least two electrolytic electrodes, which is arranged in particular between the input and the output of the measuring device, with the Measuring device supplied water is electrolyzed in the electrolytic cell to possibly at a hardness breakthrough in the softening device in the water present alkaline earth ions in the supplied water at least partially, preferably completely, to precipitate. For this purpose, the electrolytic cell comprises at least two electrolytic electrodes, to which DC voltage is applied for the electrolytic precipitation of the alkaline earth metal ions. The measuring device preferably contains at least one conductivity sensor with two measuring electrodes, to which alternating voltage is applied in order to record the conductivity of the water supplied to the measuring device. In order to record the conductivity of the water supplied to the measuring device both at the inlet and at the outlet of the electrolytic cell, the measuring device preferably contains a first conductivity sensor before or at the inlet and a second conductivity sensor after or at the outlet of the measuring device.
Dadurch wird in der erfindungsgemäßen Verwendung einerseits eine zuverlässige Erfassung eines Härtedurchbruchs bei Feststellung einer Änderung der Leitfähigkeit (ΔLf= Lfb- Lfa) des zugeführten Wassers zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Messvorrichtung ermöglicht und andererseits werden die Wirkungen eines zumindest teilweise bereits erfolgten Härtedurchbruchs zumindest teilweise unschädlich gemacht, indem die Erdalkali-Ionen des zugeführten Wassers zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, ausgefällt werden. Aus dem Betrag der durch die Fällung der Erdalkali-Ionen hervorgerufenen Änderung der Leitfähigkeit (ΔLf = Lfb - Lfa) kann dabei auf die Konzentration der Erdalkali-Ionen in dem der Messvorrichtung zugeführten Wasser und dadurch auf den Härteschlupf der Enthärtungsvorrichtung, insbesondere des Ionenaustauschers, geschlossen werden.In the use according to the invention, this enables reliable detection of a hardness breakthrough on the one hand when a change in the conductivity (ΔLf= Lf b - Lf a ) of the supplied water is determined between the inlet and the outlet of the measuring device and on the other hand the effects of a hardness breakthrough that has already taken place at least in part rendered at least partially harmless by the alkaline earth metal ions of the supplied water being at least partially, preferably completely, precipitated. From the amount of the change in conductivity caused by the precipitation of the alkaline earth ions (ΔLf = Lf b - Lf a ), the concentration of the alkaline earth ions in the water supplied to the measuring device and thus the hardness slip of the softening device, in particular the ion exchanger, can be determined , getting closed.
Um einen beginnenden Härtedurchbruch rechtzeitig zu erfassen, wird das am Ausgang der Enthärtungsvorrichtung bereitgestellte Wasser bevorzugt kontinuierlich vom Eingang zum Ausgang durch die Messvorrichtung geleitet und es wird die Leitfähigkeit des durchgeleiten Wassers am Eingang und am Ausgang erfasst. Bei einer Änderung der Leitfähigkeit zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Messvorrichtung kann auf einen zumindest teilweise bereits erfolgten oder einen beginnenden Härtedurchbruch geschlossen werden und es kann über die Regeneriereinrichtung ein Regeneriervorgang zur Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung eingeleitet und/oder durch die Signaleinrichtung ein Signal ausgegeben werden, insbesondere bei Überschreiten eines vorgegebenen Differenz-Grenzwerts der mit der Messvorrichtung erfassten Änderung der Leitfähigkeit. Bei Überschreiten eines Differenz-Grenzwerts kann die Wasserbehandlungsanlage bzw. die Enthärtungsvorrichtung auch abgestellt werden, um zu verhindern, dass nicht-enthärtetes oder Wasser zu einem Verbraucher geleitet wird.In order to detect an incipient hardness breakthrough in good time, the water provided at the outlet of the softening device is preferably conducted continuously from the inlet to the outlet through the measuring device and the conductivity of the water conducted through is recorded at the inlet and outlet. If there is a change in the conductivity between the input and the output of the measuring device, it can be concluded that hardness breakthrough has at least partially occurred or is beginning and a regeneration process for regenerating the softening device can be initiated via the regeneration device and/or a signal can be output by the signaling device, in particular when a predetermined difference limit value of the change in conductivity detected with the measuring device is exceeded. If a difference limit value is exceeded, the water treatment system or the softening device can also be switched off in order to prevent non-softened water or water from being routed to a consumer.
In der erfindungsgemäßen Verwendung wird bevorzugt in Abhängigkeit der durch die Fällung der Erdalkali-Ionen hervorgerufenen Änderung der Leitfähigkeit (ΔLf= Lfb- Lfa) automatisch ein Regeneriervorgang zur Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung eingeleitet und/oder ein Signal ausgegeben, wenn die durch die Fällung der Erdalkali-Ionen hervorgerufene Differenz der Leitfähigkeit (ΔLf= Lfb - Lfa) einen vorgegebenen Differenz-Grenzwert ΔG überschreitet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei Feststellung eines beginnenden oder bereits erfolgten Härtedurchbruchs rechtzeitig vor einer schädlichen Erhöhung der Wasserhärte des von der Wasserbehandlungsanlage für einen Verbraucher bereitgestellten Wassers eine Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung erfolgt. Dabei bleibt bei einem beginnenden Härtedurchbruch, der sich insbesondere bei einer niedrigen Differenz der Leitfähigkeit (ΔLf = Lfb - Lfa) des der Messvorrichtung zugeführten Wassers zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Messvorrichtung zeigt, die Wasserhärte des von der Wasserbehandlungsanlage am Ausgang der Messvorrichtung bereitgestellten Wassers niedrig und ist idealerweise bei oder nahe Null, aufgrund der elektrolytischen Fällung der Erdalkali-Ionen in der Elektrolysezelle der Messvorrichtung.In the use according to the invention, depending on the change in conductivity (ΔLf = Lf b - Lf a ) caused by the precipitation of the alkaline earth ions, a regeneration process for regenerating the softening device is automatically initiated and/or a signal is output if the Alkaline earth ions caused difference in conductivity (ΔLf = Lf b - Lf a ) exceeds a predetermined difference limit value Δ G. In this way, it can be ensured that when a hardness breakthrough is detected that is beginning or has already occurred, the softening device is regenerated in good time before a damaging increase in the water hardness of the water provided by the water treatment system for a consumer. At the beginning of a hardness breakthrough, which is particularly evident when there is a low difference in the conductivity (ΔLf = Lf b - Lf a ) of the water supplied to the measuring device between the inlet and the outlet of the measuring device, the water hardness of the water from the water treatment plant at the outlet of the measuring device remains supplied water is low and ideally at or near zero, due to the electrolytic precipitation of the alkaline earth ions in the electrolytic cell of the measuring device.
Diese und weitere Vorteile und Anwendungen sowie bevorzugte Merkmale der erfindungsgemäßen Wasserbehandlungsanlage und der erfindungsgemäßen Verwendung ergeben sich aus den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung. Dabei zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wasserbehandlungsanlage mit einer Enthärtungsvorrichtung und einer Messvorrichtung zur Erfassung eines Härtedurchbruchs in der Enthärtungsvorrichtung; -
2 : schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen einer konduktometrischen Messvorrichtung zur Erfassung eines Härtedurchbruchs in einer Enthärtungsvorrichtung, die in der erfindungsgemäßen Wasserbehandlungsanlage eingesetzt und erfindungsgemäß verwendet werden kann; -
3 : ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der in einer der Messvorrichtungen von2 erfassten elektrischen Leitfähigkeit einer Wasserprobe vor, während und nach einer elektrolytischen Fällung der Erdalkali-Ionen; -
4 : eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wasserbehandlungsanlage mit einer Enthärtungssvorrichtung und einer Messvorrichtung zur Erfassung eines Härtedurchbruchs in der Enthärtungsvorrichtung; -
5 : ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der in der erfindungsgemäßen Verwendung erfassten elektrischen Leitfähigkeit des der Messvorrichtung derWasserbehandlungsanlage von 1 zugeführten Wassers mit einem Härtedurchbruch in der Enthärtungsvorrichtung; -
6A : eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Elektrolysezelle der Messvorrichtung zur Erfassung eines Härtedurchbruchs in einer Enthärtungsvorrichtung, -
6B : eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der elektrischen Leitfähigkeit des der Elektrolysezelle von6A zugeführten Wassers (Weichwasser von der Enthärtungsvorrichtung) vor der Elektrolysezelle (Lfa) und nach der Elektrolysezelle (Lfb) sowie der titrimetrisch bestimmten Härte (H) des zugeführten Wassers bei einem Härtedurchbruch in der Enthärtungsvorrichtung (6B) ;
-
1 1: a schematic representation of a first exemplary embodiment of a water treatment plant according to the invention with a softening device and a measuring device for detecting a hardness breakthrough in the softening device; -
2 1: schematic representations of different embodiments of a conductometric measuring device for detecting a hardness breakthrough in a softening device, which can be used in the water treatment plant according to the invention and used according to the invention; -
3 : a diagram of the time course of the in one of the measuring devices of2 detected electrical conductivity of a water sample before, during and after an electrolytic precipitation of alkaline earth ions; -
4 1: a schematic representation of a second exemplary embodiment of a water treatment plant according to the invention with a softening device and a measuring device for detecting a hardness breakthrough in the softening device; -
5 : a diagram of the time course of the electrical conductivity recorded in the use according to the invention of the measuring device of the water treatment plant from FIG1 supplied water with a hardness breakthrough in the softening device; -
6A : a schematic representation of a further exemplary embodiment of an electrolytic cell of the measuring device for detecting a hardness breakthrough in a softening device, -
6B : a representation of the time course of the electrical conductivity of the electrolytic cell from6A supplied water (soft water from the softening device) before the electrolytic cell (Lf a ) and after the electrolytic cell (Lf b ) and the titrimetrically determined hardness (H) of the supplied water in the event of a hardness breakthrough in the softening device (6B) ;
In
Die Enthärtungsvorrichtung 12 ist dabei als Doppelanlage ausgebildet und umfasst eine erste Enthärtungsvorrichtung 12a und eine zweite Enthärtungsvorrichtung 12b, die im Pendelbetrieb betrieben werden. Die erste und die zweite Enthärtungsvorrichtung 12a, 12b enthält jeweils einen Ionenaustauscher 13, der jeweils in einem Ionenaustauschbehälter 8 angeordnet ist.The softening
Der Ionenaustauschbehälter 8 der ersten und der zweiten Enthärtungsvorrichtung 12a, 12b umfasst j eweils einen Eingang 11a und einen Ausgang 11b, wobei der Eingang 11a jeweils über eine Zulaufleitung 7 und der Ausgang 11b jeweils über eine Ablaufleitung 7' mit dem Verteiler 24 in Verbindung steht. Zur Regenerierung des Ionenaustauschers 13 der Enthärtungsvorrichtungen 12a, 12b umfasst die Wasserbehandlungsanlage weiterhin eine Regeneriereinrichtung 18, welche einen Regenerierbehälter 9 aufweist, in dem eine wässrige Regenerierlösung, insbesondere eine Natriumchlorid-Lösung, bevorratet ist. Bei einer Erschöpfung des Ionenaustauschers 13 einer der beiden Enthärtungsvorrichtungen 12a, 12b wird in einem Regeneriermodus die Regenerierlösung in und durch den Ionenaustauschbehälter 8 der jeweiligen Enthärtungsvorrichtung 12a oder 12b geleitet, wodurch die in dem Ionenaustauscher 13 beim Enthärten des Rohwassers R aufgenommenen Calzium- und Magnesium-Ionen durch Natrium-Ionen ersetzt werden. Die verbrauchte Regenerierlösung wird während des Regeneriermodus über eine am Verteiler 24 angeschlossene Abfuhrleitung 25 in einen Kanal 19 geleitet. Während sich eine der beiden Enthärtungsvorrichtungen 12a oder 12b in einem Regeneriermodus befindet, kann die andere Enthärtungsvorrichtung 12b oder 12a im Betriebsmodus arbeiten, in dem über den Verteiler 24 Rohwasser R in den Ionenaustauschbehälter 8 geleitet und darin durch Austausch der härtebildenden Calcium- und Magnesiom-Ionen gegen Natrium-Ionen des Ionenaustauschers 13 (zumindest weitgehend) vollständig enthärtet wird. Das enthärtete Wasser W wird im Betriebsmodus am Ausgang 11b der jeweiligen Enthärtungsvorrichtung 12a, 12b bereitgestellt und über die Ablaufleitung 7` zum Verteiler 24 geleitet, der das enthärtete Wasser W über die Verbindungsleitung 20 einerseits zum Eingang 15a der Messvorrichtung 15 und anderseits in eine mit der Verbindungsleitung 20 in Verbindung stehende Verbraucherleitung 21 leitet. Der Volumenstrom des enthärteten Wassers W, welcher als Teilstrom der Messvorrichtung 15 zugeführt wird, ist dabei zweckmäßig wesentlich kleiner als der gesamte Volumenstrom des enthärteten Wassers W, der in die Verbindungsleitung 20 eingeleitet wird. Der überwiegende Teil des gesamten Volumenstroms des enthärteten Wassers W wird in die Verbraucherleitung 21, welche mit einem Verbraucher 22 verbunden ist, eingeleitet. Bei dem Verbraucher 22 kann es sich beispielsweise um die Trinkwasserinstallation eines Haushalts oder eines Gewerbes oder auch um ein Wassergerät oder eine nachgeschaltete Wasserbehandlungsanlage (bspw. eine Umkehrosmoseanlage) handeln, der das enthärtete Wasser W direkt zur Weiterbehandlung zugeführt wird.The
Die Zuführung des enthärteten Wassers W zur Messvorrichtung 15 erfolgt dabei während des Betriebs der Wasserbehandlungsanlage 10 kontinuierlich oder zeitweise in vorgegebenen Messzyklen. Die Messzyklen können insbesondere erstmalig bei Erreichen eines prognostizierten Erschöpfungsgrads des Ionenaustauschers 13 der Enthärtungsvorrichtung 12, bspw. nach Erreichen eines prognostizierten Erschöpfungsgrads von 80%, und danach regelmäßig oder kontinuierlich bis zur vollständigen Erschöpfung durchgeführt werden, um einen in Kürze zu erwartenden Härtedurchbruch zu detektieren. Der Erschöpfungsgrad der Enthärtungsvorrichtung 12 hängt dabei von der gesamten (maximalen) Austauschkapazität des Ionenaustauschers 13 sowie der Härte des Rohwassers R und dem gesamten Volumen des Rohwassers, der durch die Enthärtungsvorrichtung 12 geströmt ist, ab und kann folglich aus den bekannten Daten der Austauschkapazität und des Volumenstroms sowie der mittels der Messvorrichtung 15 erfassbaren Härte H des Rohwassers R prognostiziert werden.The supply of the softened water W to the measuring
Nach Beendigung einer Messung in der Messvorrichtung wird das der Messvorrichtung 15 zugeführte Wasser W durch den Ausgang 15b der Messvorrichtung in eine mit einem Ventil v1 verschließbare Ablauflaufleitung 26 abgeführt, welche das Wasser in einen Kanal 19 ableitet.After the end of a measurement in the measuring device, the water W supplied to the measuring
Die Messvorrichtung 15 umfasst eine Elektrolysezelle 1, die über einen Behälter 5 verfügt, in dem der Eingang 15a und ein Ausgang 15b vorgesehen sind. Das von der Verbindungsleitung 20 zugeführte enthärtete Wasser W wird über den Eingang 15a in den Behälter 5 der Messvorrichtung 15 eingebracht und durch den Behälter 5 zum Ausgang 15b geleitet. Zum vollständigen Entleeren des Behälters 5 verfügt dieser, bevorzugt am Boden, über einen Ablauf 15c. Die Messvorrichtung 15 umfasst weiterhin einen ersten Leitfähigkeitssensor 2a am Eingang 15a und einen zweiten Leitfähigkeitssensor 2b am Ausgang 15b sowie zwei in dem Behälter 5 einander gegenüberliegend angeordnete Elektrolyseelektroden A, K, wobei die Elektrolyseelektroden an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind und eine Elektrolyseelektrode als Anode A und Elektrolyseelektroden als Kathode K ausgebildet ist. Der Behälter 5 und die darin angeordneten Elektrolyseelektroden A, K, an welche von der Gleichspannungsquelle eineGleichspannung angelegt wird, bilden die Elektrolysezelle 1. Die Elektrolyseelektroden A, K sind dabei bevorzugt als Flachelektroden ausgebildet, welche im Abstand und parallel zueinander verlaufend in dem Behälter 5 angeordnet sind, so dass das durch den Behälter 5 geleitete Wasser W zwischen den Elektrolyseelektroden A, K durchströmen kann.The measuring
Die Messvorrichtung 15 wird von der Steuereinrichtung 14 gesteuert. Die Steuereinrichtung 14 steuert insbesondere die Versorgung der Elektrolyseelektroden A, K während vorgegebener Messzyklen bzw. Elektrolysezyklen oder dauerhaft während des Betriebs der Wasserbehandlungsanlage mit elektrischer Gleichspannung. Weiterhin wird auch die Erfassung der elektrischen Leitfähigkeit des über die Verbindungsleitung 20 zugeführten Wassers W am Eingang 15a und am Ausgang 15b der Messvorrichtung 15 mittels der beiden Leitfähigkeitssensoren 2a, 2b durch die Steuereinrichtung 14 gesteuert. Jeder der beiden Leitfähigkeitssensoren 2a, 2b umfasst dabei mindestens ein Elektrodenpaar 3, an welches in definierten Messzyklen oder dauerhaft während des Betriebs der Wasserbehandlungsanlage eine elektrische Wechselspannung angelegt und die Stromstärke gemessen wird, um die Leitfähigkeit des zugeführten Wassers W zu erfassen. Mittels eines Temperatursensors, der bspw. in der Elektrolysezelle 1 angeordnet oder auch in zumindest einem der Leitfähigkeitssensoren 2a, 2b integriert sein kann, wird dabei zweckmäßig die Temperatur des Wassers erfasst und bei der Bestimmung der Leitfähigkeit erfolgt mittels eines Korrekturfaktors eine Temperaturkorrektur auf eine Standardtemperatur von bspw. 25°C.The measuring
In
Die in
In der in
Sowohl die in
Weiterhin kann mit der Messvorrichtung 15 eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit des zugeführten Wassers W detektiert werden, die bspw. auf eine Änderung der Wasserqualität des Rohwassers R, das der Wasserbehandlungsanlage 10 über den Rohwasserzulauf 11 zugeführt wird, beruht. Hierfür kann der Messvorrichtung über eine in
In
Nachfolgend wird ein in der Wasserbehandlungsanlage 10 von
- Zur
Inbetriebnahme der Wasserbehandlungsanlage 10 wird zunächst Rohwasser Rdurch den Rohwasserzulauf 11über den Verteiler 24 sowie dieZulaufleitung 7 inden Ionenaustauschbehälter 8 der ersten Enthärtungsvorrichtung 12a geleitet, wodurch im Betriebsmodus (Enthärterbetrieb) der ersten Enthärtungsvorrichtung 12a die Calzium- und Magnesium-Ionen in dem Rohwasser R gegen Natrium-Ionen des Ionenaustauschers 13 ausgetauscht und dadurch enthärtetes Wasser W erzeugt wird, welches amAusgang 11b der über die Ablaufleitung 7' undden Verteiler 24 indie Verbindungsleitung 20 eingeleitet wird. Das enthärtete Wasser W wird über dieVerbindungsleitung 20 und die daran angeschlossene Verbraucherleitung 21 zu einem Verbraucher 22 geleitet, der auf diese Weise mit enthärteten Wasser W versorgt wird.
- To start up the
water treatment system 10, raw water R is first fed through theraw water inlet 11 via thedistributor 24 and theinlet line 7 into theion exchange tank 8 of thefirst softening device 12a, whereby in the operating mode (softener operation) of thefirst softening device 12a the calcium and magnesium ions in the Raw water R exchanged for sodium ions of theion exchanger 13 and thereby softened water W is produced, which is introduced into the connectingline 20 at theoutlet 11b via the discharge line 7' and thedistributor 24. The softened water W is routed via the connectingline 20 and theconsumer line 21 connected to it to aconsumer 22, which is supplied with softened water W in this way.
Die zweite Enthärtungsvorrichtung 12b kann während des Betriebsmodus der ersten Enthärtungsvorrichtung 12a im Regeneriermodus betrieben werden, in dem der zweiten Enthärtungsvorrichtung 12b die in dem Regenerierbehälter 9 der Regeneriereinrichtung 18 bevorratete wässrige Regenerierlösung, insbesondere eine Natriumchlorid-Lösung, über die Regenerierleitung 17 und den Verteiler 24 zugeführt wird. Die Regenerierlösung wird dabei in dem Regeneriermodus durch den Ionenaustauscher 13 in dem Ionenaustauschbehälter 8 der zweiten Enthärtungsvorrichtung 12b geleitet, um diesen Ionenaustauscher 13 durch Austausch der darin gebundenen Calzium- und Magnesium-Ionen gegen Natrium-Ionen der Regenerierlösung zu regenerieren. Die dabei verbrauchte Regenerierlösung wird über die Ablaufleitung 7' und den Verteiler 24 in die Ablaufleitung 25 geleitet, die zu einem Kanal 19 führt.The
Während des Betriebs der ersten Enthärtungsvorrichtung 12a im Betriebsmodus wird ein Teilstrom des am Ausgang 11b der ersten Enthärtungsvorrichtung 12a bereitgestellten enthärteten Wassers W über die Verbindungsleitung 20 zur Messvorrichtung 15 geleitet. Der Teilstrom des Wassers W, welcher der Messvorrichtung 15 zugeführt wird, durchströmt den Behälter 5 der Messvorrichtung 15 vom Eingang 15a zum Ausgang 15b und wird bei geöffnetem Ventil v1 über die Ablaufleitung 26 in einen Kanal 19 abgeführt. Zumindest in definierten Messzyklen (oder kontinuierlich während des Betriebs der Wasserbehandlungsanlage) werden während des Durchströmen des Wassers W durch den Behälter 5 die Elektrolyseelektroden A, K der Messvorrichtung 15 mit elektrischer Gleichspannung beaufschlagt. Gleichzeitig wird die elektrische Leitfähigkeit des durch den Behälter 5 strömenden Wassers W am Eingang 15a der Messvorrichtung 15 mit dem ersten Leitfähigkeitssensor 2a und am Ausgang 15b mit dem zweiten Leitfähigkeitssensor 2b erfasst. Die erfassten Messwerte Lfa des ersten Leitfähigkeitssensors 2a und Lfb des zweiten Leitfähigkeitssensors 2b werden der Steuereinrichtung 14 zugeleitet. In der Steuereinrichtung 14 wird die Differenz der beiden Messwerte Lfa und Lfb der elektrischen Leitfähigkeit des ersten Leitfähigkeitssensors 2a und des zweiten Leitfähigkeitssensors 2b berechnet und mit einem vorgegebenen Grenzwert ΔG verglichen. Wenn bei diesem Vergleich festgestellt wird, dass der Betrag der Differenz der elektrischen Leitfähigkeit ΔLf= |Lfa - Lfbl des durch den Behälter 5 strömenden Wassers W größer ist als der vorgegebene Grenzwert ΔG, wenn also
Während des Betriebs der zweiten Enthärtungsvorrichtung 12b im Betriebsmodus (Enthärtungsbetrieb) wird wiederum ein Teilstrom des von der zweiten Enthärtungsvorrichtung 12b in die Verbindungsleitung 20 eingespeisten enthärteten Wassers W zur Messvorrichtung 15 geleitet, um einen Härtedurchbruch in der zweiten Enthärtungsvorrichtung 12b zu detektieren. Dies erfolgt in derselben Weise, wie im Betriebsmodus der ersten Enthärtungsvorrichtung 12a.During the operation of the
Nach einer Erfassung eines Härtedurchbruchs in einer der beiden Enthärtungsvorrichtungen 12a bzw. 12b durch die Messvorrichtung 15 wird der Behälter 5 der Messvorrichtung 15 entleert, indem das sich darin befindliche Wasser durch den Ausgang 15b und bei geöffnetem Ventil v1 durch die Ablaufleitung 26 und/oder durch den geöffneten Ablauf 15c in den Kanal 19 abgeführt wird. Die Messvorrichtung 15 steht dann für einen nachfolgenden Messzyklus bereit. Bei Einleitung des nachfolgenden Messzyklus erfolgt dabei automatisch ein Durchspülen des Behälters 5 durch das durchströmende Wasser.After detection of a hardness breakthrough in one of the two
In
Bei einem Zeitpunkt von t ~ 18 Minuten ist in
In
In
Die Erfindung ist nicht auf die zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann beispielsweise ergänzend zu der Enthärtungsvorrichtung 12 eine Entsalzungsvorrichtung eingesetzt werden, beispielsweise eine Umkehrosmoseanlage oder eine Entsalzungsvorrichtung mit einem Kationen- und einem Anionenaustauscher.The invention is not limited to the exemplary embodiments shown in the drawing. For example, a desalination device can be used in addition to the softening
Weiterhin kann ergänzend zu oder anstelle der Regeneriereinrichtung 18 auch eine Signaleinrichtung vorgesehen sein, welche bei einer detektieren Erschöpfung der Enthärtungsvorrichtung ein Signal erzeugt, um eine erforderliche Regenerierung der Enthärtungsvorrichtung anzuzeigen. Hierfür ist die Signaleinrichtung zweckmäßig mit der Steuereinrichtung 14 gekoppelt und leitet das Signal an die Steuereinrichtung 14 weiter, welche daraufhin ein akustisches Warnsignal, bspw. einen Warnton, ausgibt oder ein optisches Warnsignal zur Anzeige bringt. Eine solche Signaleinrichtung ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn die Enthärtungsvorrichtung keinen regenerierbaren Ionenaustauscher und/oder keine Regeneriereinrichtung zum Regenerieren der Enthärtungsvorrichtung sondern (mindestens) einen austauschbaren Ionenaustauscher enthält, beispielsweise in Form einer austauschbar in der Enthärtungsvorrichtung angeordneten Ionentauscherkartusche. Ein von der Signaleinrichtung bei Detektion eines Härtedurchbruchs erzeugtes Signal zeigt einem Bediener der Abwasserbehandlungsanlage 10 dabei an, dass der Ionenaustauscher erschöpft ist und durch einen neuen Ionenaustauscher, insbesondere durch eine neue Ionentauscherkartusche, ersetzt werden muss. Es ist auch möglich, dass die Signaleinrichtung oder die Steuereinrichtung bei Erfassung eines Härtedurchbruchs automatisch den Betrieb der gesamten Wasserbehandlungsanlage oder der Enthärtungsvorrichtung abstellt oder zumindest die Bereitstellung von Wasser am Ausgang einstellt, indem der Ausgang der Enthärtungsvorrichtung geschlossen wird, um zu verhindern, dass die Wasserbehandlungsanlage am Ausgang nicht-enthärtetes Wasser bereitstellt und zu einen mit der Wasserbehandlungsanlage gekoppelten Verbraucher leitet.Furthermore, in addition to or instead of the
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 19841568 A1 [0005]DE 19841568 A1 [0005]
- WO 2009/071066 A2 [0007]WO 2009/071066 A2 [0007]
- DE 2953143 A1 [0009]DE 2953143 A1 [0009]
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2953143A1 (en) | 1979-03-20 | 1980-10-16 | Karl Spiegl | Hardness level sensor for water softener - has ion-exchanging shrinking resin regenerated by saline soln. with piston detecting level of top surface |
DE19841568A1 (en) | 1997-11-26 | 1999-05-27 | Miele & Cie | Automatic regeneration of washing up machine water softener |
WO2009071066A2 (en) | 2007-12-06 | 2009-06-11 | Judo Wasseraufbereitung Gmbh | Method for operating a water softening system having two calibration characteristics and associated water softening system |
-
2022
- 2022-03-30 DE DE202022101702.6U patent/DE202022101702U1/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2953143A1 (en) | 1979-03-20 | 1980-10-16 | Karl Spiegl | Hardness level sensor for water softener - has ion-exchanging shrinking resin regenerated by saline soln. with piston detecting level of top surface |
DE19841568A1 (en) | 1997-11-26 | 1999-05-27 | Miele & Cie | Automatic regeneration of washing up machine water softener |
WO2009071066A2 (en) | 2007-12-06 | 2009-06-11 | Judo Wasseraufbereitung Gmbh | Method for operating a water softening system having two calibration characteristics and associated water softening system |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |