DE3337169A1

DE3337169A1 - Demineralisator

Info

Publication number: DE3337169A1
Application number: DE19833337169
Authority: DE
Inventors: Goto Koshigaya Saitama Hideo; Yoshida Sagamihara Kanagawa Naoki; Hayashi Tokyo Tomoaki
Original assignee: Yamato Scientific Co Ltd
Current assignee: Yamato Scientific Co Ltd
Priority date: 1982-10-16
Filing date: 1983-10-12
Publication date: 1984-04-19
Anticipated expiration: 2003-10-13
Also published as: GB2128176B; US4563272A; GB2128176A; DE3337169C2; GB8327606D0

Description

Demineralisator

Beschreibung
5

Die Erfindung betrifft einen Demineralisator, also ein Gerät zur Abtrennung von Mineralien, insbesondere Salzen, aus einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser; ein solches ; Gerät wird auch als "Entsalzungsanlage" bezeichnet; insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Demineralisator, bei dem die Erzeugung des reinen Wassers mit größerer Zuverlässigkeit erfolgt.

Im allgemeinen wird reines Wasser, beispielsweise aus Meerwasser, nach einem der drei folgenden Verfahren hergestellt, nämlich einem Destillationsverfahren, einem Ionenaustauschverfahren und einem Verfahren, das mit umgekehrter Osmose arbeitet.

Bei dem Destillationsverfahren wird das als Ausgangsprodukt dienende Wasser, beispielsweise Meerwasser oder Abwasser, durch Erwärmung verdampft; der sich ergebende Wasserdampf wird abgekühlt und zu reinem Wasser kondensiert, Bei dem Ionenaustauschverfahren fließt das Ausgangsprodukt durch einen Ionenaustauscher-Harz, wodurch die gelösten ionischen Substanzen entfernt werden und sich reines Wasser ergibt. Bei dem Verfahren mit der umgekehrten Osmose wird das Ausgangswasser durch eine Art "Molekularsieb" gefiltert, wobei eine spezielle, semipermeable Membran verwendet wird.

Bei den herkömmlichen Anlagen zur Herstellung von reinem Wasser werden üblicherweise die entsprechenden Produktionseinheiten für die Behandlung des Wassers noch einem der drei oben beschriebenen Verfahren in Kombinationen von zwei oder mehr Sätzen solcher Produktionseinheiten verwendet, wobei die Zahl der eingesetzten Sätze vom Zustand

des zu behandelnden Wassers abhängt.

In diesen herkömmlichen Anlagen zur Herstellung von reinem Wasser wird jedoch nur die Reinheit des schließlich erhaltenen "Endproduktes Wasser" anhand seiner elektrischen Leitfähigkeit überprüft. Wenn das Ergebnis dieser Überprüfung niedriger als der angestrebte Reinheitswert ist, wird das so erhaltene Wasser, das nicht rein genug ist, als Abwasser abgelassen. Wenn also in einer Anlage eine Produktionseinheit für die Herstellung von reinem Wasser vorhanden ist, bei der ein größerer Schaden aufgetreten ist, so daß diese spezielle Produktionseinheit nicht mehr einwandfrei arbeitet und damit die gesamte Entsalzungsanlage kein einwandfreies Wasser mehr liefert, so besteht keine Möglichkeit, diesen Schaden oder diese Störung an einer bestimmten Produktionseinheit festzustellen, d.h., es ist nicht möglich, diese Produktionseinheit sofort auszutauschen. Als Folge hiervon würde also weiterhin "reines Wasser" hergestellt, das jedoch den gestellten Anforderungen nicht genügt und deshalb als Abwasser abgeleitet werden muß. Mit einer solchen Anlage kann kein Wasser mit der gewünschten Reinheit hergestellt werden, so daß die Produktion iinmer mit einem großen Un-Sicherheitsfaktor behaftet ist.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Demineralisator zu schaffen, der einen Schaden oder einen Defekt an jeder Produktionseinheit für die Herstellung von reinem Wasser sehr exakt sofort feststellen kann, so daß immer die Herstellung von Wasser mit der gewünschten Reinheit gewährleistet ist; dadurch läßt sich wiederum die Zuverlässigkeit einer entsprechenden Anlage, beispiels weise zur Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser, verbessern.

Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht. Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den UnteranSprüchen zusammengestellt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Anwendung des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein die elektrische Leit-Ig fähigkeit benutzendes Meßgerät, und

Fig_o 3 eine Vorderansicht des die elektrische Leitfähigkeit benutzenden Meßgerätes nach Fig. 2.

2Q Fig. 1 zeigt das Grundprinzip eines Demineralisators 1, der aus dem Ausgangsprodukt "Wasser", beispielsweise Abwasser oder Meerwasser, reines Wasser herstellt. Dieses Ausgangswasser wird über eine Zuführpumpe 19 einem dreistufigen Prozeß mit ersten, zweiten und dritten Produktionseinheiten 3, 5 und 7 für die Herstellung von reinem Wasser zugeführt, wobei die Behandlung des Wassers nach einem der drei oben erwähnten Verfahren erfolgt, also entweder durch Destillation, Ionenaustausch oder umgekehrte Osmose; diese Produktionsanlage wird durch einen Mikro-

OQ computer 9 gesteuert. Dieser Mikrocomputer 9 vergleicht die Ergebnisse der Reinheitsmessungen, die von ersten, zweiten und dritten, die elektrische Leitfähigkeit benutzenden Meßgeräten durchgeführt werden, mit einem über eine Einstelleinrichtung 17 vorgegebenen Wert für die Reinheit

gg des Endproduktes "Wasser"; die einzelnen Meßgeräte 11, 13 und 15 sind an den Auslässen der Produktionseinheiten

3337 Ί

3, 5 und 7 vorgesehen. In Abhängigkeit von den Vergleichs ergebnissen steuert der Mikrocomputer 9 die Zuführpumpe 19 für das Ausgangswasser, ein erstes Elektromagnetventil 21, um den Wasserabfluß von der ersten Produktionseinheit 2 zu einem Auslaß umzustellen, ein zweites Elektromagnetventil 23, einen Rückflußmotor 25, der eine Rückflußsteuerung des behandelten Wassers zu der dritten Produktionseinheit 7 ermöglicht, also das Wasser vom Auslaß der Produktionseinheit 7 zu ihrem Einlaß zurückleitet, sowie eine Alarmeinrichtung 27, die bei einer Abweichung vom normalen Betrieb ein Warnsignal erzeugt.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Produktionsanlage für die Herstellung von reinem Wasser gemäß der beschriebenen Anwendung des Grundgedankens der Erfindung anhand der Funktion der Zentraleinheit CPU (Central Processing Unit) des Mikrocomputers 9 beschrieben.

^Im allgemeinen steht das Ausgangswasser, beispielsweise in Städten, als Abwasser zur Verfügung. Unmittelbar nach dein Beginn der Wasserzufuhr können manchmal verschiedene Verunreinigungen über das Wasserrohr eines städtischen Abwassersysteins in dieses Abwasser eindringen, so daß es unmöglich wird, reines Wasser mit vorgegebener Reinheit aus diesem Abwasser zu erzeugen. Aus diesem Grund liest die Zentraleinheit CPU nach dem Zurücksetzen des Zeitgebers an dem ersten Meßgerät 11, welches die elektrische Leitfähigkeit des Wassers ermittelt, die Reinheit des Wassers ab, das in der ersten Produktionseinheit 3 behandelt worden ist, der das Abwasser über die Zuführpumpe 19 zugeführt wird. Das Ergebnis (U-) dieser Messung wird mit der vorhandenen Reinheit (Ux) verglichen. Wenn U^ > Ux , sollte das erste Elektromagnetventil 21 zu der Seite "Wasserzuführung" umgestellt werden, um das Wasser der folgenden Produktionseinheit 5 für die Her-

— Sr —

Λ'

stellung von reinem Wasser zuzuführen. Wenn U- < Ux, sollte der erste Elektromagnet 21 zur Seite "Ablassen" umgeschaltet werden, da in diesem Fall die Herstellung von reinem Wasser unmöglich ist, das gereinigte Wasser also nicht weiter verwendet werden kann.

Unmittelbar nach dem Beginn der Wasserzufuhr erfolgt das Ablassen des Wassers durch die Produktionseinheit 3, weil das zugeführte Abwasser Verunreinigungen enthält, die vom Rohrsystem der Stadt herrühren. Dementsprechend betätigt die Zentraleinheit CPU den Zeitgeber, sobald das Ablassen des Wassers beginnt. Wenn das Ablassen für eine bestimmte Zeitspanne (beispielsweise 5 min.) fortgesetzt wird, stoppt die Zentraleinheit CPU die Zuführpumpe 19. Gleichzeitig bewirkt die Zentraleinheit CPU die Erregung der Alarmeinrichtung 27, um anzuzeigen, daß die erste Produktionseinheit für die Herstellung von reinem Wasser ausgewechselt werden muß; gleichzeitig wird die Antriebssek- tion dieser Produktionsanlage 1 zur Herstellung von reinem Wasser angehalten.

Wenn festgestellt wird, daß U- < Ux, dann wird das erste Elektromagnetventil 21 zur Seite "Wasserzuführung" umgeschaltet; nun wird die Reinheit U2 des Wassers, das der Produktionseinheit 5 zugeführt, dort behandelt und schließlich abgegeben wird, an dem zweiten, die elektrische Leitfähigkeit ermittelnden Meßgerät 13 abgelesen und mit der Reinheit U- des Abwassers vor der Behandlung in der zweiten Produktionseinheit 5 verglichen, um den relativen Grad der Reinheitsverbesserung (U₂/U-) mit dem vorliegenden Wert Ur zu erhalten. Wenn (U₂/U-) > Ur, so kann man davon ausgehen, daß die zweite Produktionseinheit 5 defekt oder beschädigt ist und ihre Behandlung nicht mehr einwandfrei durchführen kann; deshalb wird die Alarmeinrichtung 27 erregt, um anzuzeigen, daß die zweite Produktionseinheit

ι 'S-

5 ausgewechselt werden muß; gleichzeitig wird der Betrieb der Produktionsanlage 1 unterbrochen.

In ähnlicher Weise betätigt die Zentraleinheit CPU die Alarmeinrichtung 27 und unterbricht den Betrieb des Demineralisators wegen der dritten Produktionseinheit 7, wenn die an dem dritten, die elektrische Leitfähigkeit erfassenden Meßgerät 15 abgelesene Reinheit ü, einen solchen Wert hat, daß der Quotient (U₃ZU₃) kleiner als der vorliegende Wert U ist.

Wenn (U^/U.,) > U, sollte ein Vergleich mit der vorliegenden, gewünschten Reinheit U„ des reinen Wassers vorgenommen werden. Wenn U-, < U₁₁, sollte das zweite Elektromagnetventil 23 auf den Strömungsweg umgestellt werden, bei dem das Wasser im Umlauf geführt wird; gleichzeitig sollte die Zirkulationspurnpe 25 betätigt werden, um das Wasser in der dritten Produktionseinheit 7 zu behandeln.

Die Struktur des die elektrische Leitfähigkeit erfassenden Meßgerätes ist in Fig. 2 dargestellt.

Dieses Meßgerät besteht aus einer Halterung 107, die einen Befestigungsgewindebereich 107a in einer Produktionseinheit für die Herstellung von reinem Wasser bildet; Elektroden 109-1 und 109-2, die aus schmalen, hohlen Leitern bestehen, sind in ein Loch 107b eingesetzt, das in der Halterung 107 ausgebildet ist, um die elektrische Leitfähigkeit des reinen Wassers zu messen; ein Temperaturfühler 111 aus Platin schwarz, ein Thermistor oder ein ähnliches Element? ist in eine dieser Elektroden eingesetzt, beispielsweise die Elektrode 109-1. Metalle mit geringer lonisationsneigung, wie beispielsweise Gold, Platin, rostfreier Stahl, Blei, Nickel, Zinn usw. werden als Material für die Herstellung der Elektroden 109-1 und 109-2 verwendet.

Das Verfahren zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit des reinen Wassers mit einem solchen, die elektrische Leit fähigkeit erfassenden Fühler 13 mit dem oben beschriebenen Aufbau ähnelt den herkömmlichen Meßverfahren. In die Elektrode 109-1 ist jedoch ein Temperaturfühler 111 eingesetzt, so daß die Elektrode nur in ein Loch in der Produktionseinheit für die Herstellung von reinem Wasser eingeführt werden kann. Darüberhinaus kann die Temperatür des reinen Wassers in der Umgebung der Elektrode 109-1 sehr exakt gemessen werden, so daß eine sehr korrekte Temperaturkompensation für die Meßwerte der elektrischen Leitfähigkeit möglich wird.

Gemäß der beschriebenen Ausführungsform wird das Ausgangswasser in drei Produktionseinheiten behandelt, um reines Wasser herzustellen. Selbstverständlich kann jedoch die Zahl dieser Produktionseinheiten auch größer oder kleiner sein. Weiterhin ist bei der beschriebenen Ausführungsform die Umlaufbahn für den Wasserkreislauf nur an der Produktionseinheit in der letzten Behandlungsstufe vorgesehen. Verwendet raan jedoch eine solche Umlaufbahn für das behandelte Wasser an jeder Produktionseinheit, so wird gewährleistet, daß die Reinheit des von jeder Einheit abgegebenen Wassers gleich dem vorliegenden Wert für jede Produktionseinheit ist. Außerdem läßt sich dadurch die Reinheit des schließlich erhaltenen, reinen Wassers verbessern.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

11 .JDemineralisator für die Behandlung von Wasser durch wenigstens eine Produktionseinheit für die Herstellung von reinem Wasser, gekennzeichnet durch ein Meßgerät (11, 13, 15) für die Ermittlung der Reinheit des Wassers von der bzw. mindestens einer Produktionseinheit (3, 5, 7), durch ein Ventil (23), das an die stromabwärts liegende 'Seite der Produktionseinheit (3) angeschlossen ist, um die Wasserströmung von der bzw. von mindestens einer'Produktionseinheit (3) über das Meßgerät (11) zu ändern oder zu unterbrechen, weiterhin durch eine zwischen dem Ventil (23) und einer stromaufwärts von der Produktionseinheit (7) liegenden

Stelle vorgesehene Zirkulationspumpe, und durch eine Steuereinheit für die Steuerung des Ventils (23) und der Zirkulationspumpe in der Weise, daß Wasser von dieser Produktionseinheit (7) durch Betätigung der Zirkulationspumpe zurück zu der stromaufwärts zu der Produktionseinheit (7) liegenden Stelle geleitet wird, wenn die Reinheit des Wassers von dieser Produktionseinheit kleiner als der Sollwert ist, und daß Wasser zur nächsten Behandlungsstufe weiterfließen kann, wenn die Reinheit des Wassers von dieser Produktionseinheit größer als der Sollwert ist.
2. Demineralisator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Alarmeinrichtung (27) für die Erzeugung eines Warnsignals für den Benutzer des Demineralisators, um die Produktionseinheit (3, 5, 7) auszuwechseln oder zu reparieren, wenn Wasser von dieser Produktionseinheit ständig zu der stromaufwärts zu der Produktionseinheit liegenden Stelle zurückgebracht wird.
3. Demineralisator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert auf der Basis eines Vergleiches zwischen einer stromaufwärts und einer stromabwärts zu der Produktionseinheit liegenden Stelle bestimmt wird.
4» Demineralisator für die Behandlung von Wasser durch mindestens zwei Produktionseinheiten für die Herstellung von reinem Wasser, gekennzeichnet durch ein Meßgerät (11/ 13, 15) für die Bestimmung der Reinheit des Wassers von der Produktionseinheit (3, 5, 7), durch ein Ventil (21), das mit einer stromabwärts zu der Produktionseinheit (3) liegenden Stelle verbunden ist, um die Wasserströmung von dieser Produktionseinheit über das Meßgerät (11) zu ändern oder zu unterbrechen, und durch eine Steuereinheit (9) für die Steuerung des Ventils in der Weise,

daß Wasser von dieser Produktionseinheit abgelassen wird, wenn die Reinheit des Wassers von dieser Produktionseinheit kleiner als der Sollwert ist, bzw. zur nächsten Behandlungsstufe fließen kann, wenn die Reinheit des Wassers von dieser Produktionseinheit g±ößer als der Sollwert ist.
5. Demineralisator nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Alarmeinrichtung (27) zur Erzeugung eines Warnsignals für den Benutzer des Demineralisators, um die Produktionseinheit auszuwechseln oder zu reparieren, wenn das Wasser von dieser Produktionseinheit ständig abgelassen wird, wobei die Steuereinheit (9) das Ventil verstellt, so daß die Wasserströmung von dieser Einheit unterbrochen wird.
6. Elektrisch leitendes Meßgerät für einen Demineralisator, gekennzeichnet durch zwei Elektroden (109-1, 109-2), von denen wenigstens eine aus einem hohlen Leiter besteht, und durch einen Temperaturfühler (111), der in die hohle Elektrode eingesetzt ist.