DE2843294A1

DE2843294A1 - Verfahren und vorrichtung zum einstellen einer waehlbaren erniedrigung der karbonathaerte

Info

Publication number: DE2843294A1
Application number: DE19782843294
Authority: DE
Inventors: Heinzgert Ammer; Josef Gruenbeck
Original assignee: JOSEF GRUENBECK WASSERAUFBEREITUNG; Gruenbeck Wasseraufbereitung GmbH
Current assignee: Gruenbeck Wasseraufbereitung GmbH
Priority date: 1978-10-04
Filing date: 1978-10-04
Publication date: 1980-04-10

Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer wählbaren Erniedrigung der Karbonathärte, wobei das Wasser über einen sauren Kationenaustauscher geleitet und diejenige Kohlensäure, die nicht zur Herstellung der gewünschten Karbonathärte erforderlich ist, mittels eines Luftstromes im Gegenstrom entfernt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das Verfahren ist in der deutschen Patentschrift 1.253.182 beschreiben. Bei dieser wird das Wasser nach dem Entfernen der nicht gewünschten Kohlensäure mit einer zur Abbindung der noch vorhandenen Säuren erforderlichen Kalkmenge behandelt, indem gesättigtes Kalkwasser oder Kalkmilch (Kalziumhydroxyd)zugeführt wird. Die Bereitung des Kalkwassers erfolgt in einem Kalksättiger, der gewöhnlich aus einer Kalkvorlage und einem Klärbehälter zur Abscheidung der überschüssigen Kalkmenge besteht. Außer der überschüssigen Kalkmenge enthält das verwendete technische Produkt meist wasserunlösliche und unwirksame Bestandteile. Das gesättigte Kalkwasser wird aus Rohwasser hergestellt, dessen Karbonathärte mit einem Teil des Kalks reagiert und ebenfalls Schlamm ergibt. Der Behälter ist dementsprechend regelmäßig zu entschlammen, wobei das Schlammwasser in die Kanalisation eingeleitet wird. Das Schlammwasser besitzt meistens einen pH-Wert von 11 bis 12, erreicht also pH-Werte, die ungefähr ebenso groß sind wie die des gesättigten Kalkwassers. In BRAUWELT, 1977, 389 ff ist eine Zusammenfassung und Erörterung bekannter Verfahren für die Getränkewasseraufbereitung beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem für die Getränkewasseraufbereitung insbesondere zur Aufbereitung von Brauwasser, eine einstellbare Karbonathärte erreicht werden kann. Gleichzeitig soll das Wasser korrosionschemisch optimale Bedingungen in Bezug auf den Korrosionsverlauf der mit diesem Wasser in Berührung gelangenden Werkstoffe erfüllen. Das auf die gewünschte Karbonathärte ges brachte Wasser soll mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens im Kalkkohlensäuregleichgewicht stehen. Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.
Ferner soll der technische Aufwand vermindert werden. Anstelle störanfälliger Regel- und Dosiersysteme etwa mit Hilfe von Dosierpumpen soll ein möglichst einfaches und gegenüber Störungen unempfindliches System zur Verfügung gestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, welches gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Wasser anschließend durch einen Filter mit porösem CaCO3-Filtermaterial fließt.
Dadurch wird eine selbstregelnde Einstellung der erforderlichen bzw. gewünschten Karbonathärte und des Kalkkohlensäuregleichaewichtes erreicht, ohne daß Bedienungspersonal regelmäßig eingreifen muß oder aufwendige Meß- und Regelgeräte zur Dosierung von Kalkmilch oder Kalkwasser nötig sind. Darüber hinaus entsteht beim erfindungsgemäßen Verfahren kein Schlamm bzw.
Schlammwassergemisch, welches regelmäßig in die Kanalisation abgeführt werden müßte. Hierdurch entfällt auch das oben erwähnte Abwasserproblem infolge zu hoher pH-Werte. Lediglich die vom Kalziumkarbonatfilter zurückgehaltenen suspendierten Feststoffe des Wassers hinter Rieseler, z.B. Schwermetall-Hydroxyde oder eingeschleppte Korrosionsprodukte, werden von Zeit zu Zeit durch kurzes Rückspülen aus dem filter entfernt und in die Kanalisation geleitet. Der Filterstoff selbst löst sich unter der Einwirkung von freier Kohlensäure proportional zu deren Konzentration im Wasser auf. Zu dieser stöchiometrisch verlaufenden Abbindung freier Kohlensäure und Umwandlung in Karbonathärte kommt ein geringer Anteil nichtstöchiometrischer Karbonathärtehinzu. Dieser Anteil ergibt sich aus der Löslichkeit von Kalziumkarbonat in Wasser, dem sogenannten Löslichkeitsprodukt. Nach Literaturangaben und auch aus eigenen Versuchen beträgt dieser Wert 0,3 mval/ltr bzw. rund 0,8 Grad d Karbonatharte (vergleiche Römpp, Chemielexikon, Stichwort Kalziumkarbonat).
Demgemäß verbraucht sich das Filtermaterial allmählich und muß von Zeit zu Zeit durch neues Material ergänzt werden.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.
Von den Figuren zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform fließt das Rohwasser zunächst über einen sauren, also in H-Form befindlichen Kationenaustauscher 5 und von dort über eine Leitung 6 zu einem Rieseler 7.
In dem Rieseler 7 wird mittels eines Gebläses 26 ein Luftstrom im Gegenstrom erzeugt, der so stark ist, daß mindestens die freie Kohlensäure entfernt wird, die nicht zur Herstellung der gewünschten Karbonathärte erforderlich ist. Diese Luftmengenregelung wird durch eine Regeleinrichtung 15 betätigt, deren Meßparameter von einfach zu ermittelnden, karbonathärteabhängigen Analysedaten ausgeht.
Das aus dem Rieseler 7 austretende Wasser fließt über eine Leitung 8 zu einem Filter 9. Dabei handelt es sich um einen mit einem porösen Filtermaterial auf der Basis CaCO3 mit einer Spezialoberfläche, z.B. Hydrolit Ca, gefüllten Behälter. Das Wasser durchfließt diesen Filter, wobei sich die durch den eingestellten CO2-Gehalt bestimmte Restkarbonathärte durch die Reaktion mit dem Filtermaterial einstellt.
Die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform hat denselben Grundaufbau wie die oben beschriebene Ausführung. Ein Teil des Rohwassers fließt jedoch nicht über die Eingangsleitung 4 in den Kationenaustauscher 5 sondern über eine Nebenleitung 10.
Ober diese Nebenleitung wird ein bestimmter Rohwasseranteil dem aus dem Filter 9 austretenden gefilterten Wasser zugesetzt.
Die Menge des zugegebenen Rohwassers ist einstellbar und richtet sich nach der gewünschten Karbonathärte im aufbereiteten Wasser der Ausgangsleitung 11.
In einer anderen Ausführungsform wird das Rohwasser nicht am Ausgang des Filters 9, sondern über die gestrichelt dargestellten Leitungen 12, 13 entweder vor dem Rieseler 7 oder vor dem Filter 9 der Leitung 6 bzw. Leitung 8 zugeführt.
In der Leitung 10 ist ein von Hand oder automatisch einstellbares Ventil 14 vorgesehen. Bei manueller Einstellung und manueller Überwachung der Karbonathärte und konstanten Rohwasserverhältnissen, erfolgt die Teilstromeinstellung anhand von zwei Strömungsmessern 27 und 28. Die Einstellung des Ventils 14 kann jedoch vorzugsweise über eine Regeleinrichtung 22 erfolgen, die ein Ausgangssignal zur Steuerung des Ventiles in Abhängigkeit von der Abweichung der in der Ausgangsleitung 11 gemessenen Restkarbonathärte von dem vorgebenen Sollwert erzeugt.
Die in Figur 3 gezeigte Ausführungsform hat ebenfalls denselben Grundaufbau wie die beiden oben beschriebenen Ausführungen.
Hier wird jedoch die für die Einstellung der erforderlichen Karbonathärte benötigte Kohlensäuremenge nicht wie in Figur 1 erzeugt gezeigt durch Veränderung der Luftmenge des Rieselers 7/sondern man erzeugt diese Kohlensäureerhöhung bzw. Regelung durch eine Leitung 24, die den Rieseler 7 umgeht. In diesem Fall wird der Rieseler und die erforderliche Luftmenge auf maximale Kohlensäureentfernung optimiert. Der den Rieseler umführende Teilstrom wird gemäß einer Ausführungsform von Hand mit Hilfe des Ventils 23 so eingeregelt, daß das Wasser in der Leitung 11 die gewünschte Karbonathärte aufweist. Zur Erleichterung dieser Einstellung dienen die beiden Strömungsmesser 29 und 30.
Das Ventil 23 kann jedoch vorzugsweise automatisch angesteuert werden und zwar von der Regeleinrichtugn 25, deren Meßparameter ebenfalls von Karbonathärte abhängigen Analysedaten ausgeht.
Bei den in den drei Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen kann der saure Kationenaustauscher 5 sowohl als starksaurer Kationenaustauscher, als auch als schwachsaurer Kationenaustauscher ausgelegt sein. Die Entscheidung über die Wahl zwischen diesen beiden Materialien ergibt sich aus der Rohwasserzusammensetzung, insbesondere aus den Gehalten von Magnesium und Natrium im Wasser. Bei Benutzung schwachsaurer Kationenaustauscher ist eine der drei in den Abbildungen gezeigten Regelarten von Bedeutung, weil dieser Austauschertyp über seine Laufzeit hinweg gesehen selbst nicht ganz konstante Karbonathärten abgibt, insbesondere gegen Ende der Lauf zeit eine solche mit steigender Tendenz. Hier dienen dann die gezeigten Regelvorrichtungen 15 oder 22 oder 25 weniger der Wählbarkeit der gewünschten Karbonathärte, sondern zu deren Konstanthaltung.
Bei entsprechender Rohwasserzusammensetzung und Benutzung eines stark sauren Kationenaustauschers 5 kann gegebenenfalls auf die Regelung der Luftmenge gemäß Figur 1 verzichtet werden, und fest eingestellte Teilströme gemäß Figur 2 oder 3 können ausreichend sein.
Mit dem oben beschriebenen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung ist die Aufbereitung von Wasser für die Getränkeindustrie und insbesondere für Brauwasser mit konstanter Wasserzusammensetzung und Qualität, insbesondere der Karbonathärte, möglich. Gleichzeitig und konstant steht das Wasser im Kalkkohlensäuregleichgewicht, so daß auch Korrosionen in Rohrleitung und wasserführenden Behältern vermieden werden. Leerseite

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Rinstellen einer wählbaren Erniedrigung der Karbonathärte PATENTANSPRÜCHE 1 Verfahren zum Einstellen einer wählbaren Erniedrigung der Karbonathärte, wobei das Wasser über einen sauren Kationenäüstaüsclier geleitet und diejenige Kohlensäure, die nicht zur Herstellung des gewünschten Karbonathärtegrades erforderlich ist, mittels eines Luftstromes im Gegenstrom entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser anschließend durch einen Filter mit porösem CaCO3-Filtermaterial fließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kationenaustauscher schwach saures Kationenaustauschermaterial verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Rohwassers ungefiltert dem gefilterten Wasser zugesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des-#ohwassers dem durch den Kationenaustauscher ge1auf#nen Wasser vor der Rieselstrecke, auf der die Kohlensäure wenigstens teilweise entfernt wird, zugeführt wird.
5~ Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, däß ein Teil-des Rohwassers zwischen Rieselstrecke und dem Filter zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kationenaustauscher Kationenaustauschermaterial mit stark sauren Eigenschaften verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teilstrom des aus dem Kationenaustauscher austretenden Wassers über die Rieselstrecke läuft.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung bei einem besonders magnesia- oder natriumhaltigen Wasser dieses über einen stark sauren Kationenaustauscher geleitet, anschließend wenigstens ein Teil der freien Kohlensäure ausgerieselt -und dann die entstandene Mineralsäure beim Durchlaufen des Filtermaterials abgebunden wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Luftstromes in Abhängigkeit von dem am Ausgang des Filters gemessenen Karbonathärtegrad geregelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenrveichnet, daß die Größe des Nebenstroms in Abhängigkeit von dem am Ausgang des Filters gemessenen Karbonathärtegrad geregelt wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem Kationenaustauscher und einem diesem nachgeschalteten Rieseler mit Frischluftzufuhr, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (8, 20) des Rieselers (7, 19) mit dem Eingang eines CaCO3 als Filtermaterial enthaltenden Filters (9, 21) verbunden ist.