DE2848688A1

DE2848688A1 - Einrichtung zur fluessigkeitsbehandlung

Info

Publication number: DE2848688A1
Application number: DE19782848688
Authority: DE
Inventors: Carthy William Mc
Original assignee: ADVANCED WATER SERVICES Ltd
Current assignee: ADVANCED WATER SERVICES Ltd
Priority date: 1977-11-09
Filing date: 1978-11-09
Publication date: 1979-05-10
Also published as: GB2011268A

Description

Einrichtung zur Flüssigkeitsbehandlung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Flüssigkeitsbehandlung. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Beseitigung von Flüssigkeiten, wie sie bei der Regenerierung konventioneller Demineralisierungseinheiten oder Wasserenthärter auftreten. Solche Flüssigkeiten enthalten überschüssiges Regenerierungsmittel und gelöste Feststoffe, die von der Einheit während des vorangegangenen Betriebszyklus entfernt worden waren.

Die Abfallprodukte treten als zwei Fraktionen auf, nämlich kationischer Abfall und anionischer Abfall, also saures bzw. alkalisches Abwasser. Das alkalische Abwasser korrodiert das Kanalisationssystem im allgemeinen nicht, das saure Abwasser ist dagegen außerordentlich korrosiv und viele Betreiber solcher Systeme versuchen daher, das eine Abwasser mit dem anderen zu neutralisieren, wobei im allgemeinen ein Überschuß an Säure verbleibt, der im allgemeinen durch ein Bett aus Dolomitkalk neutralisiert wird. Dies wird im Hinblick auf den Kapitalaufwand als das

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wirtschaftlichste System angesehen und gewährleistet, daß das Abwasser aus der Entminerlaisierungseinheit immer einen pH-Wert über 7 hat, aTso alkalisch ist.

Mit zunehmendem Umweltbewußtsein werden jedoch die Anforderungen der Behörden an die Qualität des in die Kanalisation eingeleiteten Abwassers immer schärfer und es werden sowohl obere als auch untere Grenzen für den pH-Wert gesetzt.

Das oben erwähnte einfache Verfahren der gegenseitigen Neutralisierung der verschiedenen Ausflüsse oder Abwasserfraktionen einer Enthärteranlage ist in der Praxis jftdoch nicht völlig zufriedenstellend, da sowohl die Rohwasserzusammensetzung als auch die Stärke und Qualität der für die Regenerierung verwendeten komerziellen Chemikalien schwanken, so daß eine genaue Kompensation der beiden Chemikalien nicht möglich ist. Durch das Mischen nähert sich zwar der pH-Wert immer dem Neutralpunkt, es ist jedoch im allgemeinen noch eine zusätzliche Einstellung durch Zusatz von Ätznatron oder Salzsäure oder dgl. nötig. Dies erfordert gewöhnlich hochentwickelte und damit teure pH-Meßgeräte, Dosierungsvorrichtungen und Rezirkulationssysteme.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung anzugeben, die einfach im Aufbau und wirtschaftlich im Betrieb ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung gemäß der Erfindung.

Die gegenüber dem Stand der Technik einfachere Einrichtung gemäß der Erfindung basiert auf quantitativen Überlegungen am Regenerator und gesteuerten Arbeitszyklen, bei denen die Werte oder Pegel der Regenerierungsstoffe so eingestellt werden, daß innerhalb der normalen Schwankungsbreite

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die Mischung aus den kationischen und den anionischen Abfällen oder Abwässern nach einer gründlichen Mischung noch etwas sauer ist und diese geringe Restsäure wird in konventioneller Weise durch Hindurchleiten durch ein Dolomit-Bett neutralisiert. Mit einer unkomplizierten Anlage werden auf diese Weise mindestens zwei wesentliche Vorteile erreicht:

1. Der Ausfluß hohen pH-Wertes wird neutralisiert;

2. Der Verbrauch an Dolomit zum Neutralisieren der Restacidität wird erheblich verringert. Es kann sich dabei

um einen Faktor von zehn oder mehr handeln; der Verbrauch an Dolomit wird durch den Betrag an Ätznatron reduziert, der durch das System erzeugt wird.

Im folgenden wird eine in der Zeichnung schematisch dargestellte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise erläutert.

Bei Entmineralisierungs - oder Wasserenthärtunggeräten handelsüblicher Größen fallen pro Regeneration zwischen etwa 2000 und 7000 Liter (500 bis 1500 gallons) Abwasser an. Die im folgenden beschriebene Einrichtung ist beispielsweise für etwa 7000 Liter (1500 galtons) ausgelegt.

Die Einrichtung enthält einen als Vorratstank dienenden Metallbehälter 1, der in geeigneter Weise durch chemisch resistente Materialien geschützt ist, auf einem Betonfundament 2 steht und Einlasse 3 bzw. 4 für kationisches (saures) bzw. anionisches (alkalisches) Abwasser hat. Die Einlasse sind im allgemeinen nicht übereinander angeordnet, dies ist nur in der Zeichnung der Deutlichkeit halber so dargestellt. In der Nähe des Bodens des Behälters 1 ist ein Auslaß 5 vorgesehen und oben am Behälter ist ein Oberlaufauslaß 6 vorgesehen. In der Nähe der niedrigsten Stelle des Behälters ist eine Rührvorrichtung 7 vorgesehen, die eine perforierte Röhre (Sprinkler-Röhre) zum Einführen von Gasblasen enthalten kann. Die Rührvorrichtung wird durch ein Gebläse 8 gespeist, das mit einem Steuergerät 8a versehen und über ein Rückschlagsventil 9 sowie ein von Hand einstellbares Steuerventil 10 mit der gelochten Röhre der Rührvorrichtung verbunden. Der Auslaß 5 ist über ein von Hand betätigbares Absperrventil 11 und ein hydraulisch betätigtes Ventil

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12, das durch eine Magnetspule 12a gesteuert wird, mit einem Dolomitbett 13 verbunden, das einen mit der Kanalisation 15 verbundenen Auslaß 14 aufweist. Die Auslaßleitung ist ferner mit einem von Hand betä'tigbaren Absperrventil verbunden, mit dem der Behälter zu Wartungszwecken oder unter besonderen Umständen entleert werden kann. Der Überlaufauslaß 6 führt in das Dolomit-Bett Der Behälter 1 v/eist einen konventionellen Flüssigkeitsstandanzeiger LI auf, der jedoch nur zu Überwachungszwecken dient.

Für die sequentielle Steuerung der Einrichtungen sind Geber in Form von bezüglich des Behälters isolierten elektrischen Sonden A...E vorgesehen, wobei die SoncfeE an Erde oder Masse liegt. Die übrigen Sonden arbeiten mit elektrolytischer Leitung durch die Flüssigkeit im Behälter entsprechend dem Flüssigkeitsstand. Die Sonden haben, wie dargestellt_s unterschiedliche Länge, sie brauchen jedoch nicht unbedingt die dargestellten Längenverhältnisse zu haben. Die Sonden sind über ein mehradriges Kabel 17 mit einer Steuereinheit 18 verbunden, über die die Sonden A und D das Auslaßventil und die Sonden B und C zusammen das Gebläse steuern, wie noch erläutert werden wird.

Die Einrichtung ~rbeit2t fc¹"'"dermaßen: Die nichtdargeste11^; Regenerierungsanlage ist so ausgeoi iuet., .=₃:3 >ie während jedes Ar be:! ΰ s ;■■_■■ k U -, infolge einer entsprechenden Hini-ts·' ;■; ~ ] ■.--' ^egcnericruncsnntt^ni: :ri "estimmte Mengen an anionischem Abwasser :jnd kationischem Abwasser liefern. Zu erst läßt man das kationische Abwasser in den vorher entleerten Speicherbehälter ein, dabei ist das Auslaßventil M geschlossen und das Gebläse abgeschaltet, was beides durch die Steuereinheit iS bewirkt wird (das Ventil 12 wird durch Wasser oder Luft geeigneten Druckes ο ds-- Steuerung durch die Magnet -y.S\? 12a gesteuert).

Wenn das Niveau des kationischen Abwassers im Behälter 1 steigt schließlich mit der Sonde D Kontakt macht, wird in der Steuereinheit ein Stromkreis für die Betätigung der Auslaßventil spule 12a und beim Erreichen der
Sonde C ein zweiter Kreis für die Betätigung des Gebläses 8 über die Steuer-

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vorrichtung 8a vorbereitet, keiner dieser Kreise wird jedoch bei diesen Stufen vervollständigt. Wenn das Niveau im Tank schließlich soweit ansteigt, daß die SoncfeB Kontakt macht, wird die Gebläseschaltung vervollständigt und das Gebläse 8 beginnt zu arbeiten, so daß im Tank über die Gaseinführungsröhre 7 eine Agitation erzeugt wird. Dieses dem Ansprechen der Sonde B entsprechende Niveau wird ungefähr auf denjenigen Punkt eingestellt, bei dem das saure Abwasser aufhört und das alkalische Abwasser beginnt in den Behälter 1 zu fließen und es findet daher eine kontinuierliche Mischung der Flüssigkeiten im Behälter statt, während die Acidität der unteren Fraktion durch das zufließende alkalische Abwasser neutralisiert wird.

Wenn die Flüssigkeit im Behälter 1 die Sonde A erreicht, die ungefähr auf das Niveau für eine vollständige Regenerierung eingestellt ist, wird der Steuerkreis für das Auslaßventil geschlossen, so daß das Auslaßventil öffnet und die gemischte, teilweise neutralisierte, saure Flüssigkeit langsam durch das Dolomitkalkbett 13 und nachdem die Restacidität auf diese Weise neutralisiert worden ist, zur Kanalisation 15 abfließen kann.

Wenn der Flüssigkeitsspiegel im Behälter 1 unter die Sonde C fällt, wird das Gebläse abgeschaltet und beim Absinken unter die Sonde D wird das Auslaßventil geschlossen. Die erwähnten Steuerkreise sind in bekannter Weise aufgebaut und können Relais mit Halteschaltungen oder ähnliche Schaltungsanordnungen enthalten. Beim Absinken des Flüssigkeitsspiegels unter die Sonde D kann die Steuereinheit 18 ein Rückmeldungssignal an die Regenerierungsanlage liefern und eine erneute Regeneration dadurch freigeben.

Wenn das Niveau des sauren Abwassers aus irgend einem Grund die Sonde B nicht erreicht, wird das Gebläse nicht eingeschaltet; das alkalische Abwasser wird dann jedoch in der beschriebenen Weise einzuströmen beginnen und den Flüssigkeitsstand auf einen Wert erhöhen, bei dem die Sonde B Kontakt macht und das Gebläse eingeschaltet wird. Sollte das Endniveau die Sonde A nicht erreichen, wird der weitere Funktionsablauf in entsprechender Weise aufgehalten, da kein Steuersignal erzeugt wird, das den Auslaßventil kreis betätigt. In der Steuereinheit oder der Regenerierungsanlage

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ist für solche Fälle jedoch ein Verzögernngs- oder Zeitschalter vorgesehen, der auf ein Regenerierungsende-Signal von der Demineralisierungsanlage anspricht, so daß die der Sonde A zugeordnete Schaltung übersteuert und das Ablassen der Mischung in das Dolomit-Bett eingeleitet werden kann, nachdem beispielsweise 10 Minuten nach dem Ende des Regenerierungszyklus verstrichen sind. Dieselbe Leitung 20 kann selbstverständlich auch dazu verwendet werden, den Beginn der nächsten Regenerierung anzuzeigen.

Wenn aufgrund irgend einer Störung der Zufluß von alkalischem Abwasser nicht bei oder in der Nähe des Kontaktniveaus der Sonde A aufhört, sondern ungesteuert andauert, so daß schließlich ein Oberlauf stattfindet, kann die abfließende Mischung nicht infolge eines Ungleichgewichts zwischen den Volumina des sauren und alkalischen Abwassers im Tank übermäßig alkalisch werden. Der Regenerierungsprozess verläuft so, daß die Alkalinität des alkalischen Abwassers zu Beginn des Prozesses verhältnismäßig hoch ist, dann jedoch mit der Zeit asymptotisch auf einen sich dem Neutralpunkt nähernden Wert abfällt, so daß die Zusammensetzung der Mischung im Behälter 1 am Ende des Prozesses durch überschüssiges alkalisches Abwasser kaum beeinflußt wird.

Die Erfindung wurde oben am Beispiel der Behandlung und Beseitigung von relativ harmlosen flüssigen Abfällen beschrieben, selbstverständlich lassen sich die Prinzipien der beschriebenen Einrichtung und des beschriebenen Verfahrens auch auf eine zu anderen Zwecken dienende Mischung von Flüssigkeiten anwenden.

Eine Abwandlung ist auch z.B. dadurch möglich, daß man die Mischvorrichtung zu einem anderen Zeitpunkt in Betrieb setzt als dem Zeitpunkt, bei dem der Zufluß der ersten Flüssigkeit endet und der der zweiten Flüssigkeit in den Behälter beginnt. Das Gebläse kann entweder vor dem Ende des Zufließens der gesamten ersten Flüssigkeit oder zu irgend einem geeigneten Zeitpunkt nach dem Beginn des Einströmens der zweiten Flüssigkeit in den Behälter in Betrieb gesetzt werden.

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Durch die Erfindung werden also insbesondere ein Verfahren und eine Einrichtung zum Behandeln eines Volumens einer sauren Flüssigkeit und eines Volumens einer alkalischen Flüssigkeit angegeben, bei welchem in einen Behälter zuerst mindestens ein Teil des einen Volumens und dann das andere Volumen eingeleitet wird, eine zwangsweise Mischung der beiden Volumina bewirkt wird, wenn die Flüssigkeit im Behälter ein erstes Niveau erreicht, und der Behälter entleert wird, wenn die in ihm enthaltene Flüssigkeit ein zweites Niveau erreicht.

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Leerseite

Claims

GB-PA 46655/77 g# November ]m AT: 9.November 1977 10453 Dr.v.B/E ADVANCED WATER SERVICES LIMITED Units 18/25, St. Johns Industrial Estate Tylers Green, Nr. High Wycombe, Buckinghamshire/Großbritannien Einrichtung zur Flüssigkeitsbehandlung Patentansprüche

1. Einrichtung zum Behandeln eines gesteuerten Volumens einer ersten Flüssigkeit und eines gesteuerten Volumens einer zweiten Flüssigkeit, mit einem Behälter und einer Steuerung für ein aufeinanderfolgendes Einlassen der Flüssigkeiten in den Behälter derart, daß das gesteuerte Volumen der ersten Flüssigkeit zuerst und das der zweiten Flüssigkeit danach in den Behälter eingelassen werden, einer Vorrichtung zum Mischen der Flüssigkeiten im Behälter und einem Auslaßventil zum Entleeren des Behälters, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Flüssigkeitsstandmeßvorrichtung (A...E; 18) vorgesehen ist, die bei vorgegebenen Flüssigkeitsständen die Mischvorrichtung (7, 8) in Betrieb setzt und das Auslaßventil (12) zum Ablassen der Mischung betätigt.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung (7, 8) im wesentlichen bei einem Punkt am Ende des Zufließens der ersten Flüssigkeit und des Beginnes des Zufließens der zweiten Flüssigkeit in den Behälter (1) in Betrieb gesetzt wird.

3. Einrichtung zum Mischen gesteuerter Flüssigkeitmengen, die zyklisch und getrennt anfallen, mit einem Speicher- und Mischbehälter (1) zur aufeinanderfolgenden Aufnahme der Flüssigkeiten, von denen die erste zuerst eintrifft und dann anschließend zunehmend mit der zweiten Flüssigkeit, die später eintrifft, gemischt wird, bis ein Zyklus endet und im Behälter ein bestimmtes Niveau der gemischten und gespeicherten Flüssigkeiten herrscht, ferner mit einem Ablaßventil zur Entleerung des Behälters, gekennzeichnet durch eine auf verschiedene Flüssigkeitsstände im Behälter reagierende Vorrichtung (A...E, 18) zum Steuern der Zuführung der Flüssigkeit/in den Behälter, des Mischens der Flüssigkeiten im Behälter und des Ablassens der Flüssigkeiten aus dem Behälter, und zum darauffolgenden Einleiten eines neuen Arbeitszyklus. .. ■

4. Einrichtung nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung beim Erreichen eines vorgegebenen ersten Flüssigkeitsstandes im Behälter die Mischvorrichtung in Betrieb setzt und bei einem zweiten vorgegebenen Flüssigkeitsstand im Behälter die Mischvorrichtung abschaltet.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung ein Steuergerät (18) und mindestens vier Sonden (A...D) enthält, die vier Flüssigkeitsstände im Behälter (1) definieren und elektrisch mit dem Steuergerät (18) verbunden sind und daß mit dem Steuergerät getrennte Betätigungsanordnungen (8a, 12a) zum Betätigen der Mischvorrichtung bzw. öffnen und Schließen des Auslaßventils (12) verbunden sind.

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6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung (20) zur Signalübertragung zwischen der Steuervorrichtung (18) und einer Quelle für die Flüssigkeiten vorgesehen ist, um die Beendigung eines Mischprozesses im Behälter sowie die Entleerung des Behälters anzuzeigen und um einen frischen Abgabezyklus für die Flüssigkeiten durch die Quelle und Behandlung der Flüssigkeiten im Behälter einzuleiten.

7. Einrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten, die eine Entmineralisierungsanlage sowie eine Anordnung enthält, mit der diese von Zeit zu Zeit regenerierbar ist, wobei Abfallflüssigkeiten entstehen, welche eine kationische bzw. saure und eine anionische bzw. alkalische fraktion enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierungsanordnung eine Betriebssteuervorrichtung zu ihrem zyklischen Betrieb enthält, wobei während jedes Betriebszyklus bestimmte Mengen kationischer Abfallsflüssigkeit und anionischer Abfallsflüssigkeit auftreten; ferner mit einem Speicher- und Mischbehälter (1) zur aufeinanderfolgenden Aufnahme dieser Flüssigkeiten bis zu bestimmten Niveaus im Behälter, wobei die kationische Abfallflüssigkeit, die zuerst eingeleitet wird, anschließend in zunehmendem Maße durch die eingeleitete anionische Abfall flüssigkeit neutralisiert wird, bis am Ende des Regenerationszyklus ein bestimmtes Niveau von im wesentlichen neutralisierter, jedoch noch immer etwas saurer Abfall flüssigkeit im Behälter vorhanden und gespeichert ist; daß eine Vorrichtung (7, 8) zum Mischen des Behälterinhalts vorgesehen ist; daß der Behälter ein Ablaßventil (12) aufweist, durch das sein im wesentlichen neutralisierter Inhalt in ein Neutralisierungsbett (13) zur Vervollständigung der Neutralisierung der Restsäure des Inhalts abgelassen werden kann, und daß eine zweite Steuervorrichtung (B, A;18) zum Steuern des Misch- und EntleerungsVorganges vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und der zweiten Steuervorrichtung eine Anordnung (12) zum übertragen von Signalen in beiden Rieh tungen vorgesehen ist, um

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a) der ersten Steuervorrichtung anzuzeigen, daß ein Mischzyklus und das Entleeren des Behälters (1) beendet sind, und ein neuer Regenerierzyklus eingeleitet werden kann bzw. um einen solchen Zyklus einzuleiten und

b) der zweiten Steuervorrichtung das Ende eines Regenerierzyklus anzuzeigen, um eine Entleerung des Behälters (1) einzuleiten., im Falle daß das Entleeren des Behälters infolge eines Versagens durch die zweite Steuervorrichtung nicht bewirkt worden ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuerungsvorrichtung eine Zeitoder Verzögerungsanordnung enthält, die die zweite Anzeige (b) nach einem bestimmten Zeitintervall erzeugt, wenn die im wesentlichen neutralisierte Abfal!flüssigkeit während eines Mischzyklus das vorgegebene Niveau (entsprechend A) nicht erreicht.

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