DE2607737A1

DE2607737A1 - Verfahren und vorrichtung zum reinigen und zur abgabe von wasser

Info

Publication number: DE2607737A1
Application number: DE19762607737
Authority: DE
Inventors: Jun Robert Mitchell Harris
Original assignee: Foremost Mckesson Inc
Current assignee: Foremost Mckesson Inc
Priority date: 1975-02-21
Filing date: 1976-02-23
Publication date: 1976-09-02
Also published as: JPS51109289A; AU1131176A; CA1026282A; NL7601746A; GB1491833A

Description

FOREMOST-McKESSON, INC., San Francisco, Kalif.(V.St.A.)

Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen und zur Abgabe von

Wasser.

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden Anmeldung in den Vereinigten Staaten Serial No. 551 671 vom 21. Februar 1975 beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen und zur Abgabe von Wasser.

Nach dem bisherigen Stand der Technik zur Herstellung hochgradig gereinigten Wassers (mit z.B. 10 Teilen pro Million total gelöster Feststoffe) aus Trinkwasser (mit z.B. bis zu 1000 Teilen pro Million total gelöster Feststoffe), wie es aus einer städtischen Wasserleitung oder einem Wasserspeicher kommt, gehörten Filtrierung, Kohlenstoffadsorption, Entionisierung, Destillation und Umkehrosmose sowie anschließend daran entweder eine nochmalige Entionisierung oder eine nochmalige Destillation. Wenn Umkehrosmose entweder mit Entionisierung oder mit Destillation kombiniert wird, ist ein Speicherbehälter rwischen

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der Umkehrosmoseeinheit und der darauf folgenden Behandlungsstufe erforderlich, um den Begrenzungen von Druck und Strömungsgeschwindigkeiten bei Ionenaustausch und Destillation Rechnung zu tragen.

Es wurde bereits versucht, gereinigtes oder entmineralisiertes Wasser durch an einem Supermarkt oder an anderen der Allgemeinheit zugänglichen Stellen aufgestellte Selbstverkäufer abzugeben. Solche Vorrichtungen erforderten eine häufige · Wartung. Die Möglichkeit von Undichtheit und überlauf machten sie für manche Aufstellungsorte ungeeignet wie z.B. innerhalb von Supermärkten oder an anderen Orten, wo ein Wasserüberlauf den Boden in der Umgebung der Vorrichtung in gefährlicher Weise schlüpfrig machen würde. Außerdem ist die zulässige Größe einer solchen Vorrichtung im allgemeinen durch die Raumverhältnisse begrenzt, und ihre Fähigkeit zur Abgabe von Wasser würde durch den zwischen den Reinigungsstufen erforderlichen Speicherbehälter erheblich herabgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hochgradig reines Wasser auf eine neuartige Art und Weise verfügbar zu machen, für welche ein besonders geringer Aufwand an Apparaturen und vor allem an Raum erforderlich ist und durch welche die Gefahr eines Überlaufens von Wasser praktisch vermeidbar wird.

Das neue Verfahren zum Reinigen und zur Abgabe von Wasser ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß

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Wasser unter Druck zunächst einer ersten Umkehrosmoseeinheit und danach das Permeat oder Durchgangswasser einer zweiten ümkehrosmoseexnheit mit etwa derselben Geschwindigkeit, mit der das Permeat von der ersten Einheit produziert wird, zugeführt und danach das Permeat aus der zweiten Umkehrosmoseeinheit gespeichert, von dem Speicher aus Wasser abgegeben, der Betrieb der beiden Umkehrosmoseeinheiten beim Anstieg des Wasserstands in dem Speicher über einen ersten vorbestimmten Wert unterbrochen und der Betrieb der Umkehrosmoseeinheiten wieder aufgenommen wird, wenn der Wasserstand in dem Speicher unter einen zweiten vorbestimmten Wert abfällt.

Es werden zwei aufeinanderfolgende Umkehrosmosestufen verwendet, um hochgradig gereinigtes Wasser aus Trinkwasser auf eine besonders für einen münzbetätigten Selbstverkäufer geeignete Art und Weise aufzubereiten. Die Strömungsgeschwindigkeiten in den Umkehrosmosestufen werden so aufeinander abgestimmt, daß kein Speicherbehälter zwischen diesen beiden Stufen erforderlich ist. Der Betrieb der Reinigungsstufen wird durch den Stand des gereinigten Wassers in einem Endspeicher, aus dem die Abgabe erfolgt, geregelt und der Wasserstand wird selbsttätig in einem vorbestimmten Bereich gehalten. Unterhalb des übrigen Teils der Vorrichtung kann eine flache Wanne zum Auffangen von Überlaufwasser, Abfall und Rückständen (Sole) angebracht werden. Eine Sumpfpumpe

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wird selbsttätig eingeschaltet, wenn das Wasser einen vorbestimmten Stand in der Sumpfwanne erreicht, und ein Ventil an dem Speisewassereinlaß wird selbsttätig geschlossen, wenn der Wasserspiegel entweder in der Sumpfwanne oder in dem Speicherbehälter zu hoch ansteigt. Es kann dafür gesorgt werden, daß die Vorrichtung keine Münzen annimmt, falls das Wasser in dem Speicherbehälter auf einen vorbestimmten Stand abfällt oder einen gewünschten Reinheitsgrad nicht erreicht und es kann außerdem eine Einrichtung zum Hinzufügen von Mineralen zu dem gereinigten abgegebenen Wasser, falls gewünscht, vorgesehen werden.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Übersicht über das Strömungssystem einer Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Reinigen und zur Abgabe von Wasser;

Fig. 2 eine Schemadarstellung eines Teils eines Steuerungssystems für die Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockschema eines zweiten Teils des Steuerungssystems für die Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Selbstverkäufers mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Inneren eines Selbstverkäufers nach Fig. 4, teilweise aufgebro-

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chen dargestellt, bei abgenommener Tür oder Abdeckung.

In Fig. 1 ist eine Einlaßleitung 10 zum Anschluß an eine Trinkwasserquelle, wie z.B. das gewöhnliche städtische Wasserleitungssystem, zu sehen. Solches Wasser hat eine Reinheit in der Größenordnung von bis zu 1000 PPM total gelöster Peststoffe und wird typischerweise mit einem Druck in der Größenordnung von etwa 3,52 - 8,44 at betrieben.

Das Speisewasser aus der Einlaßleitung 10 durchfließt ein handbetätigtes Sperrventil 11, ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 12, einen einstellbaren Druckschalter 13 und einen Durchflußmesser 14. Die Ventile 11 und 12 dienen zur Trennung des übrigen Teils der Vorrichtung von der Speiseleitung. Der Schalter 13 dient zur Abgabe eines Steuersignals, falls der Druck des Speisewassers unter einen vorbestimmten Wert z.B. 1,69 at abfällt. Der Strömungsmesser ist ein gewöhnlicher Zähler nach Totalisatorart zur Anzeige der volumetrischen Strömung in die Vorrichtung.

Mineralien, welche "Härte" verursachen wie Kalzium und Magnesium, werden aus dem Speisewasser durch Wasserweichmacher 16, 17 entfernt. Vorzugsweise sind als Weichmacher gewöhnliche Kationenaustauschereinheiten verwendet, in denen Kalzium und Magnesium in dem Wasser durch Natriumionen ersetzt werden. Organische Verbindungen werden aus dem Speisewasser durch ein Filter 18 entfernt, das an den Ausgang des

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Weichmachers 17 angeschlossen ist. Vorzugsweise enthält das Filter aktivierten Kohlenstoff, der zusätzlich zu organischen Verbindungen auch restliches Chlor und darauf bezogene Verbindungen entfernt wie sie in Pestiziden gefunden werden.

Aus dem Filter 18 läuft das Speisewasser einer Reinigungsstufe 19 zu, welche zwei Umkehrosmoseeinheiten 21, 22 umfaßt. Diese beiden Einheiten sind solche von üblicher Ausbildung. Jede von ihnen weist einen Speisewassereinlaß, einen-Permeatauslaß, eine Membrananordnung zwischen dem Speisewassereinlaß und dem Permeatauslaß und einen Konzentratauslaß auf der gleichen Seite der Membrananordnung, an welcher sich der Speisewassereinlaß befindet, auf. Die vorzugsweise verwendeten Einheitai haben Hohlfasermembranen, aber es können gewünsentenfalls auch andere Umkehrosmose-Baueinheiten verwendet werden. Der Auslaß aus dem Filter 18 ist mit dem Speisewassereinlaß der Umkehrosmoseeinheit 21 durch eine Pumpe

23 verbunden, und der Permeatauslaß aus dieser Einheit ist

an den Speisewassereinlaß der zweiten Einheit über eine Pumpe

24 angeschlossen. Mit den Konzentratauslässen der Umkehrosmoseeinheiten sind Nadelventile 26, 27 verbunden. Sie dienen zum Einstellen der Durchflußgeschwindigkeiten durch die Einheiten. Das Nadelventil 26 wird so eingestellt, daß es einen gewünschten Osmosedruck in der Einheit 21 ergibt, und das Nadelventil 27 so, daß das Permeat aus der Einheit 21 zu dem Speisewassereinlaß der Einheit 22 bei etwa der gleichen Geschwindigkeit geleitet wird, mit welcher es durch die Ein-

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heit 21 produziert wird. Bei entsprechendem Abgleich der Drücke und Strömungsgeschwindigkeiten wird kein Speicherbehälter zwischen den Umkehrosmoseeinheiten benötigt. Mit dem Permeatauslaß der Einheit 21 ist ein Druckminderventil 28 verbunden, um diese Einheit im Falle eines Versagens der Einheit 22 oder der Pumpe 24 zu schützen.

Gewünschtenfalls kann eine Einrichtung zur Wiedergewinnung und Rückführung des Konzentrats oder der Sole aus der zweiten Umkehrosmoseeinheit vorgesehen werden. Zu dieser Einrichtung gehören die Ventile 31 und 32, die mit dem Ausgang des Nadelventils 27 verbunden sind, und ein zwischen dem Ventil 32 und der Einlaßseite der Pumpe 23 angeordnetes Prüfventil 33. Ist das Ventil 31 geöffnet und das Ventil geschlossen, so wird das Konzentrat der Abwasserleitung zugeführt, ist aber das Ventil 31 geschlossen und das Ventil 32 geöffnet, so wird das Konzentrat über die Umkehrosmoseeinheiten zurückgeleitet. Ein Prüfventil 34 in der Leitung zwischen dem Filter 18 und der Pumpe 23 dient dazu zu verhindern, daß das wiedergewonnene Konzentrat direkt zurück in das Filter gelangt, falls der Konzentratdruck den Speisewasserdruck aus irgendeinem Grunde übersteigen sollte.

Der Permeatauslaß aus der zweiten Umkehrosmoseeinheit 22 ist mit dem Einlaß eines Speicherbehälters oder Abgabespeichers 36 verbunden. Dieser Speicherbehälter ist ein druckfreier Kessel mit einem Überlaufauslaß 37 und einem Produktauslaß 38· Das gereinigte Wasser wird aus dem Pro-

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duktauslaß durch eine Pumpe 42 einer Abgabedüse 41 zugeführt. Zwischen dem Auslaß aus dem Behälter und dem Einlaß der Pumpe sind ein Absperrhahn 43 und ein Prüfventil 44 angeschlossen, und zwischen dem Auslaß der Pumpe und dem Einlaß der Düse ist ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 46 vorgesehen.

Ferner ist eine Einrichtung zum Sterilisieren des Wassers aus dem Behälter 36, bevor es abgegeben wird, vorgesehen. Diese Einrichtung umfaßt einen Ultraviolett-Sterilisator 47, der zwischen dem Auslaß der Pumpe 42 und dem Einlaß des Ventils 46 angeordnet ist. Er kann beliebig, wie üblich, ausgebildet sein; vorzugsweise weist er ein Paar Quarzrohre auf, durch welche das Wasser strömt, und ein Paar Ultraviolettlampen, denen Wasser in den Rohren ausgesetzt wird.

Ferner kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die dazu dient, das gereinigte Wasser gewünsentenfalls mit einer vorbestimmten Menge von Mineralien zu versetzen. Hierzu gehört ein Speicher 51 für eine Lösung eines Mineralkonzentrats sowie eine Meßpumpe 52 zur Abgabe einer vorbestimmten Menge der Minerallösung an die Düse 4l. Vorzugsweise ist die Pumpe 52 einehydraulisch betätigte Verdrängungspumpe mit durch eine Feder rückstellbarem Kolben, welcher Druckwasser über ein elektromagnetisch betätigtes Ventil 53 zwecks Einschaltens der Pumpe zugeführt wird.

Eine Sumpfwanne 56 dient zum Sammeln des aus den Umkehrosmoseeinheiten 21 und 22 abgegebenen Konzentrats, des über

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das Druckminderventil 28 abgegebenen Permeats, etwa aus dem Behälter 36 überfließenden Wassers, des aus der Mineralpumpe 52 abgegebenen Speisewassers sowie etwaigen Leck- oder Überlaufwassers aus dem übrigen Teil der Vorrichtung. Eine Pumpe 57 dient zum Entfernen des Wassers aus der Sumpfwanne über ein Prüfventil 58 zu einem Abfluß nach außen.

Wie in Fig. 2 dargestellt, wird der Betrieb des Reinigungsteils der Vorrichtung durch den Wasserstand in dem Behälter 36 geregelt. Dazu ist eine Einrichtung zur Betätigung der Pumpen 23 und 24, wenn das Wasser in dem Behälter auf eine vorbestimmte Höhe abfällt, vorgesehen. Zu dieser Einrichtung gehören ein Standhöhenfühler 6l wie z.B. ein elektromagnetischer Schwimmerschalter, der in einer bestimmten Höhe an der Seitenwand des Behälters angebracht ist. Der Fühler 6l dient zur Steuerung von Relais 62 und 63, die wiederum die Einschaltung der Pumpen 23 und 24 steuern. Ein Verzögerungsnetzwerk 64 zwischen dem Fühler und dem Relais 63 bezweckt, daß die Pumpe 23 zu arbeiten beginnt, bevor die Pumpe 24 eingeschaltet wird. Vorzugsweise beträgt die Verzögerungszeit etwa 4 Sekunden.

Ein zweiter Höhenstandsfühler 66 ist mit dem Relais 62 und 63 zum Abschalten der Pumpen 23 und 24 verbunden, wenn das Wasser eine zweite vorbestimmte Standhöhe in dem Behälter erreicht. Vorzugsweise ist auch der Fühler 66 ein elektromagnetischer Schwimmerschalter.

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Der einstellbare Druckschalter 13 ist mit den Pumpen 23 und 2k verbunden, um diese einzuschalten und ihren Trockenlauf zu verhindern, falls der Speisewasserdruck unter einen vorbestimmten Wert beispielsweise 1,69 at abfällt.

Für den Fall, daß das Wasser in dem Behälter 36 eine bestimmte überlaufhöhe erreicht, ist eine Einrichtung zum Absperren des Speisewasserzuflusses vorgesehen. Sie besteht aus einem Standhöhenfühler 67, der an der Wand des Behälters oberhalb des Fühlers 66 angeordnet ist. Der Fühler 67 ist mit einem überlaufrelais 68 verbunden, das ein Elektromagnetventil 12 am Einlaß steuert. Wenn der Wasserstand die Höhe des Fühlers 67 erreicht, bewirkt das Relais 68 die Sperrung des Ventils 12 und damit den Speisewasserzufluß. Das Ventil 12 öffnet sich selbsttätig wieder, wenn der Wasserstand bis unter den Fühler 67 abfäEfc.

Die Abgabe von Wasser aus dem Behälter 36 wird ebenfalls teilweise durch die Wasserstandshöhe in dem Behälter gesteuert. Hierzu ist ein Wasserstandsfühler 71 in der Nähe des Behälterbodens vorgesehen, der den Betrieb eines Relais 72 steuert. Solange der Wasserstand oberhalb des Fühlers 71 liegt, liefert das Relais 72 ein Vorbereitungssignal an die Steuerstromkreise für den Abgabeteil der Vorrichtung auf einer Leitung 73. Fällt der Wasserstand bis unter den Fühler 71j so nimmt das Relais 72 das Vorbereitungssignal

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von der Leitung 73 weg und bewirkt die Einschaltung einer Lampe 7^ "Ausverkauft". Eine weitere Vorrichtung dient zur überwachung der Reinheit des Wassers in dem Behälter 36 und zur Verhinderung der Abgabe von Wasser, falls die darin befindlichen Verunreinigungen einen vorbestimmten Wert übersteigen. Diese Vorrichtung enthält in dem Behälter angebrachte Elektroden 76, die mit einer Niederspannungs-Wechselstrombrücke 77 verbunden sind. Der Ausgang dieser Brückenschaltung ist mit dem Relais 72 verbunden, und falls der Reinheitsgrad den vorbestimmten Wert unterschreitet, wird das Vorbereitungssignal von der Leitung 73 weggenommen und die Lampe 7^ zum Aufleuchten gebracht.

Der Betrieb der Sumpfpumpe 57 wird durch den Wasserstand in der Wanne 56 gesteuert. Hierzu ist ein Wasserstandsfühler 8l in der Wanne angebracht und mit einem Zeitgeber 82 verbunden, der die Sumpfpumpe über ein Relais 83 für eine vorbestimmte Zeitspanne einschaltet. Vorzugsweise ist der Fühler 8l ein elektromagnetischer Schwimmerschalter, und der Zeitgeber 82 ist so angeordnet, daß er die Pumpe für eine genügend lange Zeit in Betrieb setzt, um den größten Teil des Wassers unterhalb der Höhe des Fühlers 81 aus der Wanne zu entfernen.

Eine weitere Einrichtung dient zum Verhindern einer Überflutung durch Wasserüberlauf an der Sumpfwanne 56. Hierzu gehört ein Wasserstandshöhenfühler 86, der oberhalb

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des Fühlers 8l angebracht und an eine Klinke oder Verriegelung 87 angeschlossen ist, die mit dem Einlaßventil 12 verbunden ist. Vorzugsweise weist diese Verriegelung einen steuerbaren Siliziumgleichrichter in Reihenschaltung mit der Arbeitswicklung eines Relais auf, aber es können gewünschtenfalls auch andere Verklinkungs- oder Verriegelungseinrichtungen verwendet werden.

Wie in Fig. 3 veranschaulicht, wird der Betrieb des Abgabeteils der Vorrichtung von Fig. 1 durch eine Münzbetätigungseinrichtung 91 und Wahlschalter 92, 93 gesteuert, welche bestimmen, ob und inwieweit dem abgegebenen Wasser Mineralien zugesetzt werden sollen. Die Münzbetätigungseinrichtung kann eine beliebige Ausbildung üblicher Art haben und sie erhält das Vorbereitungssignal auf der Leitung 73 über das Relais 72 zugeführt. Die Schalter 92 und 93 sind normalerweise offene Druckknopfschalter. Wenn eine Münze von dem erforderlichen Wert in den Münzschlitz eingeworfen wird, so schaltet die Münzbetätigungsvorrichtung ein Relais 9^ ein, dessen Ausgangsleitung mit den Wahlschaltern 92, 93 und mit dem Zähler 96 verbunden ist, der die Gesamtzahl von Verkaufsvorgängen registriert. Ein zweiter Zähler 97 registriert die Zahl von Verkaufsvorgängen, die über den Mineralsehalter 93 eingeleitet werden.

Die Menge des bei einem Selbstverkäufer mit jedem Verkaufsvorgang abgegebenen Wassers wird bestimmt durch einen

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Zeitgeber 98, der mit der Verkaufspumpe 42 und dem Abgabeventil 46 verbunden ist. Der Zeitgeber 98 kann von einer beliebigen üblichen Art sein und er wird ausgelöst durch das Schließen entweder des Schalters 92 oder des Schalters 93· Der Zeitgeber wird in Übereinstimmung mit dem Rückdruck des Systems zwischen der Pumpe 42 und der Abgabedüse 4l so eingestellt, daß die Pumpe lange genug eingeschaltet bleibt, um die gewünschte Wassermenge beispielsweise eine Gallone abzugeben.

Der Wahlschalter 92 wird niedergedrückt bzw. geschlossen, wenn ein Kunde keinen Mineralzusatz zu dem Wasser wünscht. Die Ausgangsklemme dieses Schalters ist direkt mit dem Zeitgeber 98 verbunden. Der Schalter 93 wird geschlossen, wenn der Kunde einen Mineralzusatz zu dem Wasser wünscht; die Ausgangsklemme dieses Schalters ist mit dem Mineralpumpenventil 53 und mit einem ersten Wählrelais 101 verbunden. Wenn es eingeschaltet ist, liefert das Relais 101 ein Auslösesignal an den Zeitgeber 98 und an ein zweites Wählrelais 102.

Zwei Anzeigelampen IO3 sind mit den Ausgangsklemmen des Zeitgebers 98 und dem Relais 102 verbunden, um anzuzeigen, ob Wasser mit oder ohne Mineralienzusatz abgegeben wird. Der Zeitgeber bestimmt, wann die Lampen eingeschaltet sind und das Relais bestimmt, welche von den Lampen eingeschaltet wird.

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Ein Relais 106 ist mit der Ausgangsklemme des Zeitgebers 98 und mit dem Relais 62, 63 verbunden, um einen Anlauf der Pumpen 23, 24 während des AbgäbeVorgangs zu verhindern. Das Relais IO6 ist auch mit dem Relais 102 verbunden, um letzteres während des ganzen Abgabevorgangs eingeschaltet zu halten.

Fig. 4 und 5 zeigen den Aufbau einer als Selbstverkäufer ausgebildeten Vorrichtung gemäß der Erfindung. Er weist ein schrank- oder kastenartiges Gehäuse 111 mit einer Tür oder Abdeckung 112 auf, welche die Vorderwand des Gehäuses bildet, normalerweise geschlossen ist und im Bedarfsfall den Zugang zu der Vorrichtung für eine Bedienungsperson zwecks Wartung oder dgl. ermöglicht. Eine Abgabestation 113 befindet sich an der Vorderseite des Gehäuses und ist für Kunden über eine sich von selbst wieder schließende Türklappe 114 in der Gehäusetür oder -abdeckung 112 zugänglich. Münzschlitz 91 und Schalter 92, 93 sind auf einer Steuertafel auf der Abdeckung 112 angeordnet, und ein Münzruekgabeschlitz 112 ist in der Abdeckung unterhalb der Steuertafel vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das "AUSVERKAüPT-"Licht 74 in die Münzschlitztafel eingebaut, und die Wählerlampen 103 sind in die Schalter 92 und 93 eingebaut. Der übrige Teil der Vorrichtung gemäß den Figuren 1-3 ist innerhalb des Gehäuses angeordnet.

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Die Abgabestation 113 umfaßt ein Abteil 120 mit offener Vorderseite, das an einer Seitenwand des Gehäuses l60 hinter der Klappe oder Abdeckung 114 angebracht ist. Die Abgabedüse 4l ist in der oberen Deckwand des Abteils 120 befestigt und in dem unteren Teil dieses Abteils sind zwei Gitter und 122 zum Tragen von Gefäßen vorgesehen. Der Speicherbehälter 36 ist in aufrechter Stellung hinter dem Abgabeabteil angeordnet. Er steht auf einem Traggitter 124. Ultraviolett-Sterilisator 47 und Minerallösungs-Vorratsbehälter 51 sind an der Seitenwand des Gehäuses über dem Abgabeabteil und vor dem Speicherbheälter befestigt.

Die Umkehrosmoseeinheiten 21, 22 sind auf einem Tragkonsol 125 montiert, das von der Rückwand des Gehäuses getragen wird. Alle Pumpen 57, 42, 24 und 23 sind auf einem senkrechten Konsol 126 angeordnet, das auf dem Bodengitter 124 angebracht ist. Das senkrechte Konsol 126 ist erschütterungssicher mit der Rückwand des Gehäuses verbunden und die Wasserweichmacher 16, 17 sind auf Traggitter 124, 125 aufgesetzt. Das Filter 18 ist in der hinteren Ecke des Gehäuses über den Wasserweichmachern befestigt, und die Relais und sonstigen elektrischen Bestandteile befinden sich in einem Anschlußkasten 129 an der Seitenwand über den Weichmachern. Die Sumpfwanne 56 befindet sich am Boden des Gehäuses unterhalb des Abgabeabteils 121 und der sonstigen wasserführenden Bestandteile der Vorrichtung , so

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daß jegliche überfließende Flüssigkeit von ihr aufgefangen werden kann.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens ist folgende: Es sei angenommen, daß die Zuflußleitung 10 mit einer Speisewasser unter Druck mit einem Reinheitsgrad von etwa bis zu 1000 PPM total gelösten Feststoffen liefernde Speisewasserquelle angeschlossen ist. Das Nadelventil 26 sei so eingestellt, daß es einen genügenden Soleabfluß aus der Umkehrosmoseeinheit 21 gewährleistet, um einen übermäßigen Aufbau von Salz an der Membrane zu verhindern, und das Nadelventil 27 sei so eingestellt, daß ein Druckabgleich an Ein- und Auslaßseite der Pumpe 24 geschaffen wird. Ferner sei zunächst angenommen, daß das Ventil 32 geschlossen sei, so daß das Konzentrat oder die Sole aus der Umkehrosmoseeinheit 22 in die Abwasserleitung abgegeben wird.

Solange der Wasserstand in dem Behälter 36 zwischen den Fühlern 6l und 66 bleibt, sind die Pumpen 23 und 24 ausgeschaltet und es durchläuft nur eine kleine Wassermenge aufgrund des Speisewasserdrucks am Einlaß die Verarbeitungsstufen.

Wenn das Wasser in dem Behälter auf die Standhöhe des Fühlers 6l abfällt, schaltet das Relais 62 die Pumpe 23 und 4 Sekunden später das Relais 63 die Pumpe 24 ein. Wenn das Speisewasser die Weichmacher 16 und 17 durchläuft, wird

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Natrium gegen Kalzium und Magnesiumionen in dem Wasser ausgetauscht, und wenn das Wasser durch das Filter 18 hindurchläuft, werden organische Verbindungen und restliches Chlor daraus entfernt. Die erste Umkehrosmoseeinheit beseitigt mehr als 90? der gesamten gelösten Peststoffe in dem Wasser und die zweite Umkehrosmoseeinheit vermindert weiterhin die Verunreinigungen auf einen Betrag von weniger als 10 PPM total gelöster Peststoffe mit weniger als 1,0 PPM Chlorid. Das Konzentrat oder die Sole aus den Umkehrosmoseeinheiten wird in die Sumpfwanne 56 abgeleitet, aus der sie selbsttätig durch die Pumpe 57 abgeführt wird, wenn sie die Standhöhe des Fühlers 81 erreicht.

Wenn der Wasserspiegel in dem Behälter 36 die Standhöhe des Fühlers 66 erreicht, werden die Pumpen 23 und 24 abgeschaltet, um den Reinigungsprozeß zu unterbrechen. Falls der Wasserspiegel noch weiter bis auf die Standhöhe des Fühlers 67 ansteigt, wird das Elektromagnetventil 12 eingeschaltet, um die Speisewasserzufuhr zu unterbrechen und eine Überflutung der Vorrichtung zu verhindern. Fällt das Wasser zurück bis unter die Standhöhe des Fühlers 67, so wird das Elektromagnetventil abgeschaltet und der Speisewasserzufluß selbsttätig wiederhergestellt.

Das Elektromagnetventil 12 schließt sich auch, um das Speisewasser abzusperren, falls das Wasser in der Sumpfwanne 56 auf die Standhöhe des Fühlers 86 ansteigt. Jedoch

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wird in diesem Fall das Ventil durch die Klinke oder Verriegelung 87 geschlossen gehalten, so daß das Speisewasser abgeschaltet bleibt, bis die Verriegelungsschaltung von Hand zurückgestellt wird.

Wenn ein Kunde die erfordeä.iche Münze in den Münzschlitz einwirft und einen der Wahlschalterdruckknöpfe niederdrückt, wird der Zeitgeber 98 betätigt und schaltet die Verkaufspumpe 42 sowie das Abgabeventil 46 ein, um eine vorbestimmte Menge gereinigten Wassers aus dem Behälter 36 über die Düse kl abzugeben. Wenn der Kunde den Druckknopfschalter 92 betätigt, erhält er gereinigtes Wasser ohne Mineralzusatz und die zugehörige Lampe IO3 zeigt seine Wahl an.

Wenn der Kunde einen Zusatz von Mineralien zu dem gereinigten Wasser wünscht, drückt er den Schalter 93» so daß das Ventil 53 betätigt wird. Dieses Ventil öffnet kurz, legt den Druck des Speisewassers an die Pumpe 52, und diese liefert eine abgemessene Menge Minerallösung aus dem Vorratsbehälter 51 an die Abgabedüse. Das durch das Ventil 53 an die Pumpe 52 geführte Speisewasser wird an die Sumpfwanne 56 abgegeben.

Im Falle, daß das Wasser in dem Behälter 36 auf den Stand des Fühlers 71 abfällt, nimmt der Münzkasten 91 keine Münzen mehr auf und das "AUSVERKAUFT-"Licht 74 leuch-

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tet auf. Wenn der Wasserstand wiederhergestellt ist, wird das Relais 72 selbsttätig zurückgestellt, schaltet das "AUSVERKAUFT-"Licht aus und setzt den Münzkasten wieder in Bereitschaft zur Aufnahme von Münzen.

Ebenso wird der Münzkasten, wenn der Reinheitsgrad des Wassers in dem Behälter 36 unter einen vorbestimmten Wert abfällt, außer Bereitschaft gesetzt und das "AUSVERKAUFT-" Licht eingeschaltet. Ist der Reinheitsgrad wiederhergestellt, so schaltet das Relais 72 das "AUSVERKAUFT-"Licht aus und setzt den Münzkasten wieder in Bereitschaft zur Aufnahme von Münzen.

Wenn der Speisewasserdruck in der Leitung 10 unter einen vorbestimmten Wert wie etwa 1,69 at abfällt, so überläuft der Druckschalter 13 die Fühler in dem Behälter 36 und schaltet die Pumpen 23 und 24 ab, um deren Trockenlauf zu verhindern. Der Schalter 13 wird selbsttätig zurückgestellt, sobald der Speisewasserdruck wiederhergestellt ist.

Bei Ausfall der Pumpe 2h leitet das Druckminderventil 28 das Permeat von der Umkehrosmoseeinheit 21 zur Sumpfwanne 56 ab, so daß eine Beschädigung dieser Einheit verhindert wird.

Das Solekonzentrat aus der Umkehrosmoseeinheit 22 ist fünf- bis elfmal weniger salzig als das zufließende Speisewasser, und diese Sole kann durch Schließen des Ventils 31

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und Öffnen des Ventils 32 wiedergewonnen und zurückgeleitet werden. Die Rückführung der Sole auf diese Weise kann durch Lösung die Reinheit des Produktwassers verbessern, das Abwasser vermindern und die Weichmacherkapazität durch Vermindern der Menge des die Weichmacher 16 und 17 durchfließenden Wassers konservieren.

Beispielsweise kann das der Einlaßleitung 10 und der Mineralpumpe 52 zugeführte Speisewasser aus einer GemeindeVersorgungswasserleitung mit einem Druck von etwa - ■ •PSi kommen. Die Membranen in den Umkehrosmoseeinheiten können eine Porosität von etwa 0,01 - 0,03 Mikron haben und bei Trinkwasser einen Mindestsolefluß erfordern, der größer als 10% der Speiseströmung ist, um einen übermäßigen Salzaufbau an den Membranen zu verhindern. Das Ventil 26 wird anfänglich so eingestellt, daß sich ein Solefluß von der ersten Umkehrosmoseeinheit 21 von mehr als 10$ des Speisewasserstroms ergibt, was einem Druck von etwa 14,1 - 17,6 at an der Abgabepumpe 23 entspricht. Das Ventil 27 wird dann so eingestellt, daß sich ein Solefluß von der zweiten Umkehrosmoseeinheit 22 mit etwa 0,38 - 0,95 l/min mit einem Mindestdruck von etwa 9,14 at am Ausgang der Pumpe 24 ergibt. Wenn die Umkehrosmoseeinheiten benutzt werden und Salz sich an der Membrane aufbaut, werden die Ventile 26 und 27 periodisch eingestellt, um die gewünschten Strömungsgeschwindigkeiten aufrechtzuerhalten. Wenn die Strömungsgeschwindigkeiten nicht langer innerhalb eines siche-

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ren Druckdifferentials gehalten werden können, werden die Einheiten zwecks Reinigung ausgebaut und durch den Einbau eines Satzes reiner Einheiten ersetzt. Der Schalter 13 wird so eingestellt, daß er die Pumpen abschaltet, wenn der Einlaßspeisewasserdruck auf einen Wert von etwa 1,69 at abfällt, und das Druckminderventil 28 wird so eingestellt, daß es bei einem Druck von etwa 3,37 - 3»45 at öffnet.

Vorzugsweise hat der Speicherbehälter 36 ein Passungsvermögen von etwa I¹JO 1. Bei den vorstehend beispielsweise angegebenen Werten produzieren die Umkehrosmoseeinheiten gereinigtes Wasser mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,5 - 2,9 l/min bei einer Temperatur von 25° C. Für Temperaturen unterhalb von 25 °C vermindert sich die Strömungsgeschwindigkeit um etwa 1% pro Grad, und für Temperaturen oberhalb von 25 C erhöht sie sich um etwa 1% pro Grad.

Die Möglichkeiten zur Ausführung und Anwendung der Erfindung beschränken sich nicht auf die hier im einzelnen beschriebenen und dargestellten Beispiele. Die gemäß der Erfindung gestaffelten Umkehrosmoseeinheiten sind außerordentlich wirkungsvoll und ermöglichen einen besonders hohen Reinheitsgrad von gereinigtem Trinkwasser ohne zwischengeschalteten Speicherbehälter. Die Wirkungsweise des ReinigungsVorgangs ist auf einfachste Weise in Abhängigkeit vom Wasserstand in dem Abgabebehälter steuerbar. Das

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System ermöglicht die fortgesetzte Abgabe von gereinigtem Wasser solange der Wasserstand in dem Abgabebehälter erhalten bleibt, selbst wenn in einem anderen Abschnitt der Vorrichtung eine Schwierigkeit auftreten sollte. Das Abwasser wird selbsttätig in einer Sumpfwanne aufgefangen und es sind Sicherheitsvorkehrungen getroffen, um ein Überfließen der Sumpfwanne und eine Überflutung der Vorrichtung zu verhüten.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Reinigen und zur Abgabe von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser unter Druck zunächst einer ersten Umkehrosmoseeinheit und danach das Permeat oder Durchgangswasser einer zweiten Umkehrosmoseeinheit mit etwa derselben Geschwindigkeit, mit der das Permeat von der ersten Einheit produziert wird, zugeführt und danach das Permeat aus der zweiten Umkehrosmoseeinheit gespeichert, von dem Speicher aus Wasser abgegeben, der Betrieb der beiden Umkehrosmoseeinheiten beim Anstieg des Wassers in dem Speicher über einen ersten vorbestimmten Wert unterbrochen und der Betrieb der Umkehrosmoseeinheiten wiederaufgenommen wird, wenn der Wasserstand in dem Speicher unter einen zweiten vorbestimmten Wert abfällt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Umkehrosmoseeinheiten mit je einem Speisewassereinlaß, einem Permeatauslaß, einer dazwischen angebrachten Membrananordnung und einem Konzentratauslaß auf deren Speisewassereinlaßseite, ferner eine Einrichtung mit einer ersten Pumpe zur Lieferung von Speisewasser unter Druck an den Speisewassereinlaß der ersten Osmoseeinheit, eine zwischen den Permeatauslaß der ersten Osmoseeinheit und den Speisewassereinlaß der zweiten Osmoseeinheit eingeschaltete Pumpe zur Abgabe von Permeat an

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die zweite Einheit bei etwa der gleichen Geschwindigkeit, mit der das Permeat von der ersten Einheit produziert wird, einen mit dem Permeatauslaß der zweiten Umkehrosmoseeinheit verbundenen Speicherbehälter, eine Einrichtung zur Abgabe von Wasser aus diesem, eine erste wasserstandsabhangige Betätigungsvorrichtung zum Einschalten der Pumpe, wenn das Wasser unterhalb eines ersten vorbestimmten Standes in dem Behälter absinkt und eine zweite wasserstandsabhängige Betätigungseinrichtung zum Abschalten der Pumpen, wenn das Wasser über einen zweiten vorbestimmten Stand ansteigt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zusätzliche wasserstandsabhängige Einrichtung zur Absperrung der Speisewasserzufuhr zu der ersten Osmoseeinheit im Falle des Ansteigens des Wassers in dem Behälter auf einen vorbestimmten Stand oberhalb des zweiten vorbestimmten Standes.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch noch eine weitere wasserstandsabhangige Einrichtung zum Verhindern der Abgabe von Wasser in dem Falle, daß das Wasser in dem Behälter auf einen vorbestimmten Stand unterhalb des ersten vorbestimmten Standes abfällt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine druckabhängige Einrichtung zum Abschalten der Pumpen für den Fall des Absinkens des Speisewasserdrucks auf einen vorbestimmten Wert.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Überwachung des Reinheitsgrades des Wassers in dem Behälter und zur Verhinderung der Abgabe von Wasser, falls die Verunreinigungen in dem Wasser einen vorbestimmten Wert erreichen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Sumpfwanne unterhalb des übrigen Teils der Vorrichtung zum Auffangen daraus überlaufenden Wassers, eine Sumpfpumpe zum Abpumpen von Wasser aus der Sumpfwanne zu einem Abfluß und eine wasserstandsabhängige Vorrichtung in der Sumpfwanne zum Steuern der Sumpf pu*"- o, falls der Flüssigkeitsstand in der Wanne eine vorbestimmte Höhe übersteigt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7j gekennzeichnet durch eine zusätzliche wasserstandsabhängige Einrichtung zum Absperren des Speisewassers, falls das Wasser in der Sumpfwanne auf eine vorbestimmte Höhe oberhalb derjenigen ansteigt, bei welcher die Sumpfpumpe eingeschaltet wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Weichmachereinrichtungen zur Entfernung von Mineralien aus dem Speisewasser, bevor dieses der ersten Pumpe zugeführt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste wasserstandsabhängige Einrichtung Mittel zum

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Einschalten der ersten Pumpe zu einer vorbestimmten Zeit vor der Einschaltung der zweiten Pumpe enthält.
11. "Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Munzbetatigungseinrichtung zum Einleiten der Abgabe des gereinigten Wassers.
12. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Einrichtung zum Hinzufügen einer vorbestimmten Menge eines Minerals zu dem aus dem Behälter abgegebenen gereinigten Wasser.
13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentratauslaß der zweiten Umkehrosmoseeinheit mit dem Speisewassereinlaß der ersten Umkehrosmoseeinheit verbindbar ist, so daß das Konzentrat aus der zweiten Umkehrosmoseeinheit zurückführbar ist.

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