DE3532540C1

DE3532540C1 - Apparatus for adjusting the carbonate hardness and the salt content of waters

Info

Publication number: DE3532540C1
Application number: DE19853532540
Authority: DE
Inventors: Hanns-Heinz 7034 Gärtringen Eumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-09-12
Filing date: 1985-09-12
Publication date: 1986-10-30

Abstract

A device, contained in the apparatus, for removing free carbon dioxide is configured as a closed scrubber-, air blower- and pump-free adjustment section. Downstream of the outlet of a cation exchanger, follow a first seeding point, a first mixing section, an intermediate section, a second seeding point and a second mixing section one after the other. In the intermediate section, is arranged a pH meter for regulating the limewater rate fed to the first seeding point only for the non-carbonate hardness from a lime saturator and upstream of the intermediate section is arranged a flow meter for regulating the carbonate hardness by means of the limewater rate fed to the second seeding point from the lime saturator. Using all this, avoiding oxygen enrichment and an open adjustment section, exact adjustment results are achieved with inexpensive and space-saving means even when there are relatively large variations in the rate of throughflow and in the ion content of the untreated water. The lime saturator and the two mixing sections are of appropriate structure for this purpose.

Description

Die erfindungsgemäße Lösung zieht Nutzen aus dem Umstand, daß von den durch den lonenaustausch des Kationenaustauschers im Wasser gebildeten Säuren die Mineralsäuren vor der Kohlensäure durch das aus dem Kalksättiger hinzugeleitete Kalkwasser gebunden werden und sich die Erschöpfung der Mineralsäuren in einer markanten Änderung des pH-Wertes äußert. Die Nichtkarbonathärte des angelieferten Rohwassers kann schwanken, ohne die Einstellung der Karbonathärte zu beeinflussen. Die Aufteilung der Kalkwasserzufuhr auf zwei gesonderte Impfstellen bedeutet ein regeltechnisches Freilegen der linearen Beziehung zwischen der Durchflußmenge des Kationenaustauschers und der für eine konstante Karbonathärte benötigten Kalkwassermenge. Bei alledem wird ein Verlust an überschüssiger freier Kohlensäure vermieden, was selten stört und in einigen Fällen eine Wiederanreicherung des Gehalts an freier Kohlensäure überflüssig macht. Mit der Erfindung erzielte Vorteile bestehen aber insbesondere auch darin, daß es durch die Einstellvorrichtung im behandelten Wasser zu keiner Sauerstoffanreicherung und zu keinem Bakterieneintrag kommt. The inventive solution takes advantage of the fact that of the acids formed by the ion exchange of the cation exchanger in the water the mineral acids before the carbonic acid through that fed in from the lime saturator Lime water will be bound and the depletion of the mineral acids in a striking Changes in the pH value expresses. The non-carbonate hardness of the supplied raw water can fluctuate without affecting the carbonate hardness setting. The breakdown the supply of lime water to two separate injection points means a technical control Exposure of the linear relationship between the flow rate of the cation exchanger and the amount of lime water required for constant carbonate hardness. With all of this a loss of excess free carbon dioxide is avoided, which is rarely a problem and in some cases a re-enrichment of free carbonic acid makes redundant. However, there are particular advantages achieved with the invention also in that it is treated by the adjuster in Water does not lead to any oxygen enrichment and no bacterial entry.

Ein aufgrund der in den Unteransprüchen angegebenen Erfindungsausgestaltungen bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der beschriebenen Einstellvorrichtung, Fig. 2 eine genauere Darstellung einer der beiden übereinstimmenden Mischstrecken in F i g. 1, F i g. 3 einen Vertikalschnitt durch das Unterteil des Kalksättigers in F i g. 1 und F i g. 4 die Draufsicht auf das Unterteil des KalksättigersinFig.3. One based on the embodiments of the invention specified in the subclaims Preferred embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. It shows F i g. 1 shows a schematic overall representation the adjustment device described, Fig. 2 is a more detailed representation of one of the two matching mixing sections in FIG. 1, Fig. 3 is a vertical section through the lower part of the lime saturator in FIG. 1 and F i g. 4 the top view of the lower part of the lime saturator in Fig. 3.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Vorrichtung zum Einstellen der Karbonathärte sowie des Salzgehaltes von Wässern enthält zwischen dem eingangsseitigen Rohwasseranschluß 10 und dem ausgangsseitigen Fertigwasseranschluß 11 einen unverzweigten Hauptstrang 12 für die Wasserbehandlung und einen Nebenstrang 13 für die Gewinnung und Zuleitung des Kalkwassers. Im Hauptstrang 12 folgen der Reihe nach aufeinander der Durchflußmengen-Messer 14, der Kationenaustauscher 15, die erste Impfstelle 16, die erste Mischstrecke 17, die Zwischenstrecke 18 mit dem pH-Wert-Messer 19, die zweite Impfstelle 20 und die zweite Mischstrecke 21. The device shown in the drawing for adjusting the Carbonate hardness as well as the salinity of waters contains between the input side Raw water connection 10 and the outlet-side finished water connection 11 an unbranched Main line 12 for water treatment and a secondary line 13 for extraction and supply of the lime water. In the main strand 12 follow one another one after the other the flow meter 14, the cation exchanger 15, the first inoculation point 16, the first mixing section 17, the intermediate section 18 with the pH meter 19, the second injection point 20 and the second mixing section 21.

Der Nebenstrang 13 zweigt vor dem Durchflußmengen-Messer 14 vom Hauptstrang 12 ab und teilt sich nach dem Kalksättiger 22 zu den beiden Impfstellen 16 und 20 hin auf. Vor den beiden Impfstellen 16 und 20 ist jeweils ein Motorventil 23 in die Kalkwasserleitung eingefügt.The secondary branch 13 branches off from the main branch in front of the flow meter 14 12 and divides after the lime saturator 22 to the two inoculation points 16 and 20 out on. In front of the two injection points 16 and 20 there is a motor valve 23 in each case the lime water pipe inserted.

Der Kationenaustauscher 15 enthält ein Bett aus körnigem Ionenaustauschharz, das vom Rohwasser von oben nach unten durchströmt wird. Sobald das Ionenaustauschharz bis auf eine untere Sicherheitsschicht erschöpft ist, wird im Gegenstrom von unten nach oben regeneriert Die dazu erforderlichen Einrichtungen sind in der Zeichnung fortgelassen worden, um die hier behandelten Zusammenhänge klarer hervortreten zu lassen. Auch steht der eine gezeichnete Kationenaustauscher 15 zumeist stellvertretend für eine umfangreichere Ionenaustauscherkombination, insbesondere für zwei abwechselnd benutzte zueinander parallele Kationenaustauscher. The cation exchanger 15 contains a bed of granular ion exchange resin, through which the raw water flows from top to bottom. Once the ion exchange resin up to a lower safety layer is exhausted, is in countercurrent from below regenerated to the top The equipment required for this is shown in the drawing has been omitted in order to make the connections discussed here more clearly permit. The one drawn cation exchanger 15 is also mostly representative for a more extensive ion exchanger combination, especially for two alternating used parallel cation exchangers.

Mit Hilfe des Kationenaustauschers 15 werden die mannigfaltigsten Kationen der im Rohwasser gelösten Salze durch Wasserstoffionen ersetzt. Somit enthält das Wasser am Ausgang des Kationenaustauschers 15 eine Vielzahl von Säuren. Diese werden anschließend durch das gelöste Calciumhydroxyd des aus dem Kalksättiger 22 zugeleiteten Kalkwassers gebunden, z. B. nach der Gleichung H2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + 2 H20 Die Kohlensäure reagiert überwiegend zu Calciumbikarbonat nach der Gleichung 2 CO2 + Ca(OH)2 = Ca(HCO3)2 Über die erste Impfstelle 16 wird dem säurehaltigen Wasser gerade so viel Kalkwasser aus dem Kalksättiger 22 zugegeben, daß die Mineralsäuren gebunden werden. With the help of the cation exchanger 15, the most varied Cations of the salts dissolved in the raw water are replaced by hydrogen ions. Thus contains the water at the outlet of the cation exchanger 15 contains a large number of acids. These are then removed from the calcium saturator 22 by the dissolved calcium hydroxide supplied lime water bound, z. B. according to the equation H2SO4 + Ca (OH) 2 = CaSO4 + 2 H20 The carbonic acid reacts mainly to calcium bicarbonate according to the equation 2 CO2 + Ca (OH) 2 = Ca (HCO3) 2 Via the first injection point 16, the acidic Water just enough lime water from the lime saturator 22 added that the mineral acids be bound.

Diese Kalkwassermenge schwankt nicht nur mit der den Kationenaustauscher 15 durchströmenden Wassermenge, sondern auch mit dem sich ändernden Mineralsäuregehalt des Rohwassers. Die sich an die erste Impfstelle 16 anschließende erste Mischstrecke 17 ist so bemessen, daß sie noch im Extremfall als Reaktionsraum ausreicht.This amount of lime water not only fluctuates with that of the cation exchanger 15 flowing through the amount of water, but also with the changing mineral acid content of the raw water. The first mixing section following the first inoculation point 16 17 is dimensioned so that it is sufficient as a reaction space in extreme cases.

Damit sind die ursprünglich im Rohwasser enthaltenen Nichtcalciumsalze der Mineralsäuren durch Calciumsalze der Mineralsäuren ersetzt. Der zur Regelung der der ersten Impfstelle 16 lediglich für die Nichtkarbonathärte zugeleiteten Kalkwassermenge eingerichtete pH~ Wert-Messer 19 steuert das der Impfstelle 16 zugeordnete Motorventil 23 auf einen pH-Sollwert von etwa 4,3.This means that the non-calcium salts originally contained in the raw water are of the mineral acids replaced by calcium salts of the mineral acids. The one to regulate the amount of lime water supplied to the first inoculation point 16 only for the non-carbonate hardness The installed pH value meter 19 controls the motor valve assigned to the injection point 16 23 to a pH setpoint of about 4.3.

Dagegen wird das der zweiten Impfstelle 20 zugeordnete andere Motorventil 23 von dem Durchflußmengen-Messer 14 gesteuert, so daß sich die für eine wählbare konstante Karbonathärte des Fertigwassers benötigte zusätzliche Kalkwassermenge proportional mit der Durchflußmenge an zu behandelndem Wasser ändert Die sich an die zweite Impfstelle 20 anschließende zweite Mischstrecke 21 ist wiederum so bemessen, daß sie noch im Extremfall als Reaktionsraum ausreicht. Einer schwankenden Karbonathärte am eingangsseitigen Rohwasseranschluß 10 der Einstellvorrichtung stehen am ausgangsseitigen Fertigwasseranschluß 11 der Einstellvorrichtung eine auf einen konstanten Wert erniedrigte Karbonathärte und ein schwankender Restgehalt an freier Kohlensäure gegenüber. In contrast, the other engine valve assigned to the second injection point 20 is used 23 controlled by the flow meter 14, so that the for a selectable constant carbonate hardness of the finished water required additional amount of lime water The changes proportionally with the flow rate of the water to be treated the second mixing section 21 adjoining the second inoculation point 20 is again dimensioned in such a way that that it is sufficient as a reaction space in extreme cases. A fluctuating carbonate hardness on the inlet side raw water connection 10 of the adjustment device are on the outlet side Finished water connection 11 of the setting device is reduced to a constant value Carbonate hardness and a fluctuating residual content of free carbon dioxide on the other hand.

Jede der beiden Mischstrecken 17 und 21 besteht aus einem Rohrstück 24 größeren Durchmessers, zwei stirnseitig angeflanschten Reduktionsstücken 25 und zwei zwischen die beiden Flanschpaare 26 eingefügten Lochscheiben 27. Damit werden die in den Mischstrecken 17 und 21 ablaufenden Reaktionen beschleunigt, erhalten die Mischstrecken 17 und 21 eine kompaktere Bauform und wird die Wartung der Mischstrecken 17 und 21 erleichtert. Zur Bildung der Impfstelle 16 bzw. 20 ist an einem der beiden Reduktionsstücke 25 ein weit in das Reduktionsstück 25 hineinragendes Anschlußstück 28 für die jeweilige Kalkwasserleitung vorgesehen. Each of the two mixing sections 17 and 21 consists of a piece of pipe 24 of larger diameter, two reduction pieces 25 and two perforated disks 27 inserted between the two flange pairs 26 accelerated the reactions taking place in the mixing sections 17 and 21 the mixing sections 17 and 21 have a more compact design and the maintenance of the mixing sections 17 and 21 relieved. To form the inoculation point 16 or 20, one of the two Reduction pieces 25 a connecting piece projecting far into the reduction piece 25 28 provided for the respective lime water pipe.

Um größere Schwankungen in der Kalkwasserabgabe aus dem Kalksättiger 22 zuzulassen, ohne eine unvollständige Kalksättigung oder einen Austrag von Kalkmilch befürchten zu müssen, sind im kreiskegelförmigen Unterteil 29 des Kalksättigers 22 über dem Rohwassereinlaß 30 zwei zur Kalksättigerachse 31 koaxiale Lenkkörper 32 und 33 mit der Form der Mantelfläche eines senkrechten Kreiskegelstumpfes und mit von der Wand des Unterteils 29 zum innersten Lenkkörper 32 kleiner werdenden Öffnungswinkeln vorgesehen. Kritisch sind insbesondere zu niedrige Strömungsgeschwindigkeiten des im Kalksättiger 22 von unten nach oben aufsteigenden Wassers. Die beiden Lenkkörper 32 und 33 bewirken, daß sich die nach oben gerichtete Strömung dem Kalkwasserbedarf entsprechend einengt oder verbreitert und die Strömungsgeschwindigkeit in etwa konstant bleibt. About larger fluctuations in the lime water release from the lime saturator 22 without incomplete lime saturation or a discharge of milk of lime to have to fear are in the circular cone-shaped lower part 29 of the lime saturator 22 above the raw water inlet 30, two steering bodies which are coaxial with the lime saturator axis 31 32 and 33 with the shape of the lateral surface of a perpendicular truncated circular cone and with decreasing from the wall of the lower part 29 to the innermost steering body 32 Opening angles provided. Flow velocities that are too low are particularly critical of the water rising from bottom to top in the lime saturator 22. The two steering bodies 32 and 33 cause the upward flow to meet the demand for lime water narrows or widens accordingly and the flow velocity is roughly constant remain.

Zur weiteren Verbesserung der Strömungsverhältnisse im Kalksättiger 22 weisen die Lenkkörper 32 und 33 als radiale Raumteiler ausgebildete Abstandshalter 34 mit gleichen Winkelabständen auf. Damit wird der Wirbelbildung entgegengewirkt, die Aufwärtsrichtung der Strömung gefördert und letztlich mit aufwandsarmen Mitteln auch bei stärkeren Schwankungen in der Durchflußmenge und im Ionengehalt des Rohwassers durch die Vorrichtung zum Einstellen der Karbonathärte sowie des Salzgehaltes von Wässern ein genaueres Ergebnis erzielt. To further improve the flow conditions in the lime saturator 22, the steering bodies 32 and 33 have spacers designed as radial space dividers 34 with equal angular distances. This counteracts the formation of eddies, the upward direction of the current is promoted and ultimately with low-cost means even with greater fluctuations in the flow rate and in the ion content of the raw water by the device for setting the carbonate hardness and the salt content of Watering gives a more accurate result.

Einen positiven Beitrag für ein genaueres Ergebnis beim Einstellen der Karbonathärte liefert zudem eine Maßnahme zur Verteilung der in den Kalksättiger 22 einzubringenden Kalkmilch über die von den Lenkkörpern 32 und 33 und den Abstandshaltern 34 gebildeten Strömungsschächte. Sie besteht darin, daß im kreiskegelförmigen Unterteil 29 des Kalksättigers 22 oberhalb der Lenkkörper 32 und 33 und knapp unterhalb des in der Kalksättigerachse 31 nach unten gerichteten Kalkmilcheinlasses 35 eine koaxiale Prallplatte 36 angebracht ist. Gehalten wird diese Prallplatte 36 von drei Haltestäbchen 37, deren eines Ende am Rand der Prallplatte 36 und deren anderes Ende am Kalkmilcheinlaß 35 angeschweißt ist. A positive contribution to a more precise result when setting the carbonate hardness also provides a measure for distributing the in the lime saturator 22nd milk of lime to be introduced via the steering bodies 32 and 33 and the spacers 34 formed flow shafts. It consists in that in the circular cone-shaped lower part 29 of the lime saturator 22 above the steering body 32 and 33 and just below the one directed downward in the lime saturator axis 31 Lime milk inlet 35 a coaxial baffle plate 36 is attached. Is held this baffle plate 36 of three holding rods 37, one end of which is at the edge of the baffle plate 36 and the other end of which is welded to the milk of lime inlet 35.

Bezugszeichenliste 10 Rohwasseranschluß 11 Fertigwasseranschluß 12 Hauptstrang 13 Nebenstrang 14 Durchflußmengen-Messer 15 Kationenaustauscher 16 Impfstelle 17 Mischstrecke 18 Zwischenstrecke 19 pH-Wert-Messer 20 Impfstelle 21 Mischstrecke 22 Kalksättiger 23 Motorventil 24 Rohrstück 25 Reduktionsstück 26 Flanschpaar 27 Lochscheibe 28 Anschlußstück 29 Unterteil 30 Rohwassereinlaß 31 Kalksättigerachse 32 Lenkkörper 33 Lenkkörper 34 Abstandshalter 35 Kalkmilcheinlaß 36 Prallplatte 37 HaltestäbchenLIST OF REFERENCE SYMBOLS 10 raw water connection 11 finished water connection 12 Main line 13 Secondary line 14 Flow rate meter 15 Cation exchanger 16 Inoculation point 17 Mixing section 18 Intermediate section 19 pH value meter 20 Injection point 21 Mixing section 22 Lime saturator 23 Motor valve 24 Pipe section 25 Reduction piece 26 Flange pair 27 Perforated disc 28 connection piece 29 lower part 30 raw water inlet 31 lime saturator axis 32 steering body 33 steering body 34 spacer 35 lime milk inlet 36 baffle plate 37 holding sticks

Claims

Claims: 1. Device for adjusting the carbonate hardness as well as the salinity of water, with one provided with a raw water inlet Cation exchanger, a pipe from the outlet of the cation exchanger to a first mixing section via a first injection point for supplying lime water from a Lime saturator and with a device for removing free carbon dioxide, d a d u r c h gekennzeichn et that the device for removing free carbon dioxide designed as a closed, trickle-free, air blower and pump-free setting section is the one of the first mixing section (17) adjoining intermediate section (18), a second, subsequently attached inoculation point (20) for supplying Lime water and a second mixing section (21) downstream of the injection point (20) has that in the intermediate section (18) a pH meter (19) for regulating the the first injection point (16) only for the amount of lime supplied to the non-carbonate hardness is arranged and that in front of the intermediate section (18) a flow meter (14) for the purpose of regulating the carbonate hardness by means of that supplied to the second injection point (20) Amount of lime water is provided.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the circular cone-shaped Lower part (29) of the lime saturator (22) above the raw water inlet opening (30) two or more to the Kalksättigerachse (31) coaxial steering bodies (32; 33) with the shape of the Jacket surface of a vertical truncated circular cone and from the wall of the lower part (29) to the innermost steering body (32) are provided with decreasing opening angles are.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the steering body (32; 33) designed as radial space dividers spacers (34) with equal angular distances exhibit.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that in the circular cone-shaped lower part (29) of the lime saturator (22) above the steering body (32; 33) and just below that directed downward in the lime saturator axis (31) Lime milk inlet (35) a coaxial baffle plate (36) is attached.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that each of the two mixing sections (17; 21) consists of a pipe section (24) of larger diameter, two reduction pieces (25) flanged on the face and two between the two Flange pairs (26) inserted perforated disks (27).

The invention relates to a device for adjusting the carbonate hardness as well as the salinity of water, with one provided with a raw water inlet Cation exchanger, a pipe from the outlet of the cation exchanger to a first mixing section via a first injection point for supplying lime water from a Lime saturator and with a device for removing free carbon dioxide.

In a device of this type known from AT-PS 3 13 817 becomes the free carbonic acid of a partial flow branched off after the cation exchanger in a trickle in countercurrent with an air blower in constant volume supplied air is completely removed and that from the mixing section of the other Partial flow of carbonate solution exiting in the desired amount from the trickle supplied to flowing water. This is the device for adjusting the carbonate hardness as well as the salt content of water with less effort and more precisely than when using a Control device adapted to the speed of the air blower and only as much carbon dioxide would be driven out of the trickling water until the desired carbonate hardness is reached.

From AT-PS 2 93 294 it is known to follow a trickle Mixing chamber lime water from a lime saturator with the help of one of the mixing chambers following To be supplied in a controlled manner to the pH value meter.

The use of a trickle in a device for adjusting the carbonate hardness and the salt content of water also have a number of disadvantages.

In addition to the large amount of space required, these are in particular the pressure loss with the requirement of an intermediate pump and the risk of bacterial entry. aside from that the strong oxygen enrichment is sometimes perceived as annoying, for example in brewing water for light beers, where a high oxygen content causes darkening The invention is therefore based on the object of a device of the initially listed species avoiding oxygen enrichment and an open one Adjustment section with low-cost and space-saving means, even with stronger ones Fluctuations in the flow rate and in the ion content of the raw water, precise setting results to achieve.

According to the invention, this object is achieved in such a way that the device to remove free carbon dioxide as closed, trickle, air blower and Pump-free adjustment section is formed, which is connected to the first mixing section subsequent intermediate section, a second, then attached Injection point for supplying lime water and one downstream of the injection point, second mixing section has that in the intermediate section a pH meter for Rules for the first injection point only for the non-carbonate hardness Amount of lime is arranged and that a flow meter is located in front of the intermediate section for the purpose of regulating the carbonate hardness by means of that supplied to the second injection point Amount of lime water is provided.