DE4435821A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Chlordioxid-Lösung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel­ lung eines Chlordioxid-Lösung mit den Merkmalen des Oberbe­ griffs des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durch­ führung eines derartigen Verfahrens.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Chlordioxid-Lösung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist bekannt. Hierbei werden die als Ausgangsmaterialien eingesetzten Lösun­ gen, bei denen es sich um eine Salzsäure-Lösung sowie um eine Lösung von Natriumchlorit handelt, in einer Reaktionskammer vermischt. Anschließend wird bei dem bekannten Verfahren die durch das Vermischen und Reagieren der zuvor genannten Aus­ gangsstoffe entstehende Chlordioxid-Lösung in einen Vorratsbe­ hälter geleitet und dort mit einer vorgegebenen Menge Wasser verdünnt, so daß dann die so hergestellte Chlordioxid-Lösung entsprechend verwendet werden kann, beispielsweise zum Desin­ fizieren, Oxidieren oder Desodorieren.

Um bei dem bekannten Verfahren die Menge des hierbei entste­ henden Chlordioxids in der fertigen Chlordioxid-Lösung festzu­ legen, erfolgen eine manuelle Steuerung der Konzentration der eingesetzten Ausgangsstoffe, der Mengen der eingesetzten Ausgangsstoffe, der eingesetzten Wassermenge sowie eine Steue­ rung der Menge an Wasser, das letztendlich zur Verdünnung der hergestellten Chlordioxid-Lösung im Vorratsgefäß auf den ge­ wünschten Chlordioxid-Konzentrationswert angewendet wird.

Ein derartiges bekanntes Verfahren kann dann mit dem Nachteil verbunden sein, daß die hiernach hergestellte Chlordioxid-Lö­ sung in ihrer Konzentration relativ großen Schwankungen unter­ legen ist, was letztlich damit zusammenhängt, daß eine Reihe von Parametern entsprechend aufeinander eingestellt werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Verfügung zu stellen, das bzw. die die Herstellung einer Chlordioxid-Lösung von gleich­ bleibender Konzentration erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patent­ anspruchs 7 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Chlordi­ oxid-Lösung sieht, wie beim vorstehend genannten Stand der Technik, ebenfalls ein Vermischen und eine Reaktion von einer Salzsäure-Lösung mit einer Natriumchlorit-Lösung in einer Re­ aktionskammer vor. Abweichend von diesem bekannten Stand der Technik wird jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren stromab der Reaktionskammer die Konzentration an Chlordioxid in der hierbei entstehenden Lösung gemessen, derart, daß ab­ hängig von dieser gemessenen Konzentration an Chlordioxid die Dosierung der Menge und/oder der Konzentration der als Aus­ gangsstoffe für die Reaktion zugeführten Salzsäure-Lösung und der zugeführten Natriumchlorit-Lösung durchgeführt wird. Mit anderen Worten erfaßt das erfindungsgemäße Verfahren kontinu­ ierlich die stromab der Reaktionskammer anfallende Chlordio­ xid-Konzentration in der entsprechenden Lösung und regelt hiernach die Dosierung der Menge und/oder der Konzentration der Ausgangsstoffe (Salzsäure-Lösung bzw. Natriumchlorit-Lö­ sung), was den Vorteil beinhaltet, daß ein stets einheitliches Reaktionsprodukt resultiert, nämlich eine solche Lösung, die sich durch eine stets gleichbleibende Konzentration an Chlor­ dioxid auszeichnet.

Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Verfahren noch eine weitere Reihe von Vorteilen auf. So erlaubt das erfindungsge­ mäße Verfahren kontinuierlich Chlordioxid-Lösungen herzustel­ len, die sich durch eine gleichmäßige, vorher eingestellte Chlordioxid-Konzentration auszeichnen. Hierbei können die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Chlordioxid-Lö­ sungen eine Konzentration an Chlordioxid beinhalten, die zwi­ schen 0,2 g/l und 30 g/l, vorzugsweise zwischen 10 g/l und 0,5 g/l variiert und insbesondere bei etwa 2 g/l liegt. Dies hat zur Folge, daß das erfindungsgemäße Verfahren beliebig an die jeweiligen Erfordernisse bezüglich der Konzentration an Chlordioxid in der Lösung anpaßbar ist. Auch lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders einfach und wirt­ schaftlich Chlordioxid-Lösungen herstellen, ohne daß es hier­ bei erforderlich ist, die so hergestellten Chlordioxid-Lösun­ gen entsprechend zu verdünnen und aufzubewahren, wie dies beim Stand der Technik erforderlich ist. Bedingt dadurch, daß das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich abläuft, läßt sich hiermit abhängig von dem jeweiligen Bedarf an Chlordioxid-Lö­ sungen jederzeit die erforderliche Menge an Chlordioxid-Lösun­ gen herstellen, was ebenfalls mit dem bekannten Verfahren nicht möglich ist.

Grundsätzlich bestehen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mehrere Möglichkeiten, um die Konzentration des bei der Reak­ tion aus der Salzsäure-Lösung und der Natriumchlorit-Lösung entstandenen Chlordioxids in der Lösung zu messen. So ist es beispielsweise möglich, diese Konzentration diskontinuierlich nach den hierfür bekannten Analysenmethoden zu bestimmen. Be­ sonders geeignet ist es jedoch, wenn das erfindungsgemäße Ver­ fahren eine kontinuierliche Messung des Chlordioxids in der Lösung vorsieht, was insbesondere dadurch geschehen kann, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Chlordioxid-Konzentra­ tion in der Lösung optisch, insbesondere fotometrisch, erfaßt wird.

Um die vorstehend bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ange­ sprochene Dosierung der Menge bzw. der Konzentration der zuge­ führten Salzsäure-Lösung und der zugeführten Natriumchlorit- Lösung zu erreichen, sieht eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß hierbei die eingesetzte Salzsäure-Lösung und/oder die eingesetzte Natriumchlorit-Lö­ sung vor ihrer Reaktion mit Wasser verdünnt wird bzw. werden. Mit anderen Worten greift diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens darauf zurück, daß hierbei durch Zusatz von Wasser die entsprechenden eingesetzten Lösungen so weit verdünnt wer­ den, daß stromab der Reaktionskammer dann die vorgegebene Kon­ zentration an Chlordioxid in der Lösung anfällt. Diese Vari­ ante hat den Vorteil, daß hierdurch wegen der Verdünnung der entsprechend eingesetzten Lösungen eine unerwünschte spontane Reaktion von Salzsäure mit Natriumchlorit verhindert wird. Selbstverständlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, ent­ sprechend vorverdünnte Lösungen von Salzsäure oder Natrium­ chlorit einzusetzen. Ebenso kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Dosierung der Menge der zugeführten Salzsäure- Lösung und/oder der zugeführten Natriumchlorit-Lösung dadurch herbeigeführt werden, daß pro Zeiteinheit bestimmte Volumen­ ströme an Salzsäure-Lösung und Natriumchlorit-Lösung der Reak­ tionskammer zugeführt werden, wobei auch diese Maßnahme selbstverständlich zusätzlich noch zu der zuvor beschriebenen Verdünnung der Lösungen ergriffen werden kann, was das Ergeb­ nis bezüglich der Konstanz der Chlordioxid-Konzentration in der entstehenden Lösung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weiter noch verbessert.

Um bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine besonders hohe Um­ setzung der beiden Ausgangslösungen, d. h. der Salzsäure-Lösung sowie der Natriumchlorit-Lösung sicherzustellen, sieht eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß die Vermischung der beiden zuvor genannten Lösungen in der Reaktionskammer durch Erzeugung einer turbulenten Strömung herbeigeführt wird. Hierdurch wird erreicht, daß die durch die Umsetzung der zuvor genannten beiden Ausgangslösungen (Salzsäure-Lösung, Natriumchlorit-Lösung) entstehende Chlordi­ oxid-Lösung eine reproduzierbare zuvor eingestellte Konzentra­ tion an Chlordioxid aufweist, was seinerseits wiederum zur Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahren beiträgt.

Wie bereits vorstehend ausgeführt ist, arbeitet das erfin­ dungsgemäße Verfahren vorzugsweise kontinuierlich und nicht batchweise, wie dies auf den Stand der Technik zutrifft.

Zur Unterbrechung der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Reaktion zwischen der Salzsäure-Lösung mit der Natriumchlorit-Lösung sieht eine Weiterbildung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens vor, daß der Reaktionskammer Wasser und/oder eine alkalische Pufferlösung zugeführt wird und somit die zuvor genannten und miteinander reagierenden Lösungen ver­ dünnt bzw. neutralisiert werden. Dies führt dann dazu, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere wenn eine alka­ lische Pufferlösung der Reaktionskammer zugeführt wird, die entsprechende Reaktion spontan und sofort innerhalb von weni­ gen Sekunden unterbrochen wird, so daß dementsprechend kein Chlordioxid mehr am Ausgang der Reaktionskammer ansteht.

Die vorliegende Erfindung betrifft desweiteren eine Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 7.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens weist eine Reaktionskammer auf, die mit einer Einspeisung für die Salzsäure-Lösung und einer Ein­ speisung für die Natriumchlorit-Lösung versehen ist. Innerhalb der Reaktionskammer wird die bei der Reaktion entstehende Chlordioxid-Lösung mittels einer Pumpe gefördert. Stromab der Reaktionskammer ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Meßeinrichtung zur Erfassung der Chlordioxid-Konzentration in der die Reaktionskammer verlassenden Lösung angeordnet, der­ art, daß abhängig von einem an einer Steuereinrichtung vorge­ gebenen Chlordioxid-Konzentrationswert die Menge und/oder die Konzentration der in die Reaktionskammer eingespeisten Salz­ säure-Lösung sowie der in die Reaktionskammer eingespeisten Natriumchlorit-Lösung geregelt wird. Mit anderen Worten wird somit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung an der Steuerein­ richtung zunächst eine Chlordioxid-Konzentration vorgegeben, wobei während der Reaktion der Salzsäure-Lösung mit der Natri­ umchlorit-Lösung die entstehende Chlordioxid-Konzentration über die Meßeinrichtung kontinuierlich erfaßt wird und die Meßeinrichtung derart mit der Steuereinrichtung verbunden ist, daß abhängig von dem zuvor eingestellten und dem durch die Meßeinrichtung erfaßten Chlordioxid-Konzentrationswert die Steuereinrichtung die Dosierung der Menge und/oder der Konzen­ tration der miteinander zur Reaktion zu bringenden Ausgangslö­ sungen regelt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Reihe von Vortei­ len auf. So ist zunächst festzuhalten, daß sie eine relativ geringe Anzahl von Bauteilen benötigt, um reproduzierbar eine Chlordioxid-Lösung zu erzeugen, deren Chlordioxid-Konzentra­ tion sich durch eine hohe Konstanz auszeichnet. Auch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders schnell und einfach an die jeweiligen Anforderungen bezüglich der gewünschten Chlor­ dioxid-Konzentration anpaßbar, wozu es hierbei lediglich er­ forderlich ist, an der Steuereinrichtung einen neuen Chlordio­ xid-Konzentrationswert einzustellen.

Bezüglich der Ausgestaltung der Reaktionskammer ist festzuhal­ ten, daß diese beliebig gestaltet sein kann, sofern sicherge­ stellt ist, daß die miteinander zu reagierenden Ausgangslösun­ gen auch gut vermischt werden. Besonders geeignet ist es je­ doch, wenn die Reaktionskammer als Strömungsrohr ausgebildet ist. In diesem Fall besitzt somit die erfindungsgemäße Vor­ richtung ein zylindrisches Strömungsrohr, dessen axiale Länge relativ zu seinem Durchmesser ein Vielfaches, insbesondere ein Fünf- bis Fünfzehnfaches, ausmacht.

Um die bei einer Ausführungsform des zuvor beschriebenen er­ findungsgemäßen Verfahren beschriebene Verdünnung der Aus­ gangslösungen herbeizuführen, besitzt eine Weiterbildung der zuvor beschriebenen erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einspei­ sung für die Salzsäure-Lösung sowie eine Einspeisung für die Natriumchlorit-Lösung, wobei jeweils jeder Einspeisung minde­ stens eine Wasserzufuhr zugeordnet ist. Hierbei sind in dieser Wasserzufuhr dann entsprechende Regelventile angeordnet, die ihrerseits wiederum von der Steuereinrichtung abhängig von der jeweils an der Steuereinrichtung eingestellten Chlordioxid- Konzentration angesteuert werden, um so die Menge und/oder die Konzentration der jeweils einzuspeisenden und zur Reaktion zu bringenden Lösungen (Salzsäure-Lösung, Natriumchlorit-Lösung) zu regeln.

Bei einer anderen Ausführungsform der zuvor beschriebenen er­ findungsgemäßen Vorrichtung ist die Wasserzufuhr von minde­ stens einer Hauptwasserzufuhrleitung, vorzugsweise von einer einzigen Hauptwasserzufuhrleitung, gespeist. Hierbei ist dann der Hauptwasserzufuhrleitung eine Einrichtung zur Erzeugung eines stets gleichbleibenden Wasserdruckes und/oder einer stets gleichbleibenden Wassermenge, die der Vorrichtung zuge­ führt wird, zugeordnet. Hierdurch wird erreicht, daß die er­ findungsgemäße Vorrichtung störungsfrei über einen langen Zeitraum hin stets eine bezüglich der Chlordioxid-Konzentra­ tion gleichbleibende Chlordioxid-Lösung, unabhängig von je­ weils örtlich auftretenden Druckschwankungen des vorhandenen Wassernetzes, erzeugt.

In Weiterbildung dieser, zuvor beschriebenen Ausführungsform umfaßt die Einrichtung ein Wasservorratsgefäß zur Aufnahme des jeweils zugeführten Frischwassers. Eine besonders hohe Kon­ stanz bezüglich der Zuführung des Frischwassers zur erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung wird dann, wenn dem zuvor genannten Wasservorratsgefäß noch eine Wasserförderpumpe zugeordnet ist, die stromab des Wasservorratsgefäßes angeordnet ist.

Um weiterhin bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Erzeu­ gung des Chlordioxids in der Chlordioxid-Lösung besonders re­ produzierbar zu gestalten, wird bei einer anderen Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Vorrichtung die der Vorrichtung zu­ geführte Frischwassermenge aufeinen vorgegebenen Temperatur­ wert, der zwischen 19°C und 25°C, insbesondere zwischen 20°C und 23°C, variiert, erwärmt. Damit diese Vorerwärmung des zugeführten Frischwassers erreicht werden kann, weist die ent­ sprechende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Wärmetauscher auf, der der Hauptwasserzufuhrleitung und/oder der Wasserzufuhr, die bei jeder Einspeisung (für Salzsäure- und Natriumchlorit-Lösung) vorgesehen ist, zugeord­ net ist.

Eine besonders geeignete Ausführungsvariante der zuvor be­ schriebenen erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, daß hier­ bei stromab der Reaktionskammer, insbesondere der zylindri­ schen Reaktionskammer, eine als Durchflußfotometer ausgebil­ dete Meßeinrichtung vorgesehen ist. Abhängig von der Intensi­ tät der Grünfärbung der das Durchflußfotometer durchströmenden Lösung werden dann entsprechende elektrische Signale der Steuereinrichtung zugeführt, die ihrerseits diese elektrischen Eingangssignale mit einem vorgegebenen Sollwert bezüglich der Chlordioxid-Konzentration vergleicht und hiernach entsprechend die Menge bzw. Konzentration der eingespeisten Ausgangslösun­ gen regelt.

Eine Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, daß die Meßeinrichtung in der Hauptabzugsleitung für die entstandene Chlordioxid-Lö­ sung unmittelbar stromab der Reaktionskammer angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, daß relativ kurze Regelzeiten nur er­ forderlich sind, um die erfindungsgemäße Vorrichtung auf ent­ sprechend geänderte Anforderungen bezüglich der Chlordioxid- Konzentration anzupassen. Desweiteren trägt diese Maßnahme dazu bei, daß die mit der erfindungsgemäße Vorrichtung herge­ stellte Lösung konstante und reproduzierbare Chlordioxid-Kon­ zentrationen aufweist.

Eine andere Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungs­ form der erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt eine Bypasslei­ tung, die der Hauptabzugsleitung im Bereich der Meßeinrichtung zugeordnet ist. Hierbei wird somit die Chlordioxid-Lösung aus der Reaktionskammer über zwei Leitungen, nämlich der Hauptabzugsleitung, in der die Meßeinrichtung angeordnet ist, und der Bypassleitung, die die Meßeinrichtung überbrückt, ab­ gezogen. Durch eine derartige Maßnahme wird erreicht, daß sich in der Meßkammer der Meßeinrichtung keine Luft oder sonstige Gase ansammeln, die ihrerseits wiederum die von der Meßein­ richtung insbesondere fotometrisch erfaßten Chlordioxid-Kon­ zentrationen verfälschen könnten.

In Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäße Vorrichtung, die sowohl eine Hauptabzugslei­ tung als auch eine Bypassleitung aufweist, ist die Bypasslei­ tung derart angeordnet, daß ihre Einflußöffnung in Strömungs­ richtung der Chlordioxid-Lösung gesehen kopfseitig in der Re­ aktionskammer positioniert ist. Desweiteren erstreckt sich diese Bypassleitung stromab über die Meßeinrichtung hinaus und mündet dann wieder in die Hauptabzugsleitung ein.

Besonders geeignet ist es bezüglich der Verhinderung von Luft- oder Gasbildungen in der Meßkammer der Meßeinrichtung, wenn die Einflußmündung der Hauptabzugsleitung in den oberen Be­ reich der Reaktionskammer hineinragt, derart, daß der hinein­ ragende Abschnitt der Hauptabzugsleitung L-förmig ausgestaltet ist. Wird hierbei zudem noch die Einführöffnung der Bypasslei­ tung unmittelbar am Deckel der Reaktionskammer angeordnet, so werden durch eine derartige Ausgestaltung und Positionierung von Hauptabzugsleitung und Bypassleitung alle möglicherweise in der Reaktionskammer entstehenden Gase bzw. die mitgerissene Luft wirkungsvoll und sicher über die Bypassleitung abgeführt, so daß Gas- oder Luftblasen auch nach längerer Betriebszeit bei der erfindungsgemäße Vorrichtung in der Meßkammer der Meßeinrichtung nicht auftreten können.

Bezüglich der Ausgestaltung der Einspeisung für die Salzsäure- Lösung und der Einspeisung für die Natriumchlorit-Lösung in die Reaktionskammer ist allgemein festzuhalten, daß die Ein­ speisung beliebig gestaltet sein kann, sofern sichergestellt ist, daß die zuvor genannten beiden Lösungen auch entsprechend in der Reaktionskammer miteinander vermischt werden. Besonders geeignet ist es unter diesem Gesichtspunkt, wenn die Reakti­ onskammer eine gemeinsame Einspeisung für die Salzsäure-Lösung und die Natriumchlorit-Lösung aufweist, die fußseitig an der Reaktionskammer angeordnet ist.

In Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante der erfindungsgemäße Vorrichtung weist die Reaktionskammer eine gemeinsame Einspeisung für die zuvor genannten beiden Lö­ sungen auf, wobei diese gemeinsame Einspeisung axial in die Reaktionskammer hineinragt. Hier hat sich gezeigt, daß durch eine derartige Einspeisung bereits in der gemeinsamen Einspei­ sung selbst eine gute Vermischung der beiden Lösungen auf­ tritt.

Zur weiteren Verbesserung der Vermischung der beiden Lösungen sieht eine Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungs­ form vor, daß die gemeinsame Einspeisung mit Elementen zur Er­ höhung der Turbulenz der eingespeisten Lösungen versehen ist.

Hierbei können diese zuvor genannten Elemente insbesondere eine Lochplatte, eine Vielzahl von Kugeln, vorzugsweise von Glaskugeln, und/oder eine die Öffnung der Einspeisung über­ deckende Kappe umfassen, wobei eine derartige Kappe dann mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen versehen ist. Besonders gute Ergebnisse bezüglich einer gleichmäßigen Vermischung wer­ den dann erreicht, wenn alle oder ein wesentlicher Teil der Austrittsöffnungen derart an der Kappe positioniert sind, daß die Lösungen radial in Richtung auf die Wandung der Reaktions­ kammer transportiert werden, so daß die Strömungsrichtung der Lösungen entsprechend umgelenkt werden.

Um die zuvor bereits bei dem erfindungsgemäßen Verfahren be­ schriebene Unterbrechung der Reaktion zwischen der Salzsäure- Lösung und der Natriumchlorit-Lösung herbeizuführen, sieht eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einspeisung für die Salzsäure-Lösung und/oder eine Ein­ speisung für die Natriumchlorit-Lösung vor, wobei eine Ein­ speisung und/oder beiden Einspeisungen ein mit einer Zufuhr­ leitung versehenes Vorratsgefäß für ein Puffergemisch oder Wasser zugeordnet ist. Hierbei kann dann über diese Zufuhrlei­ tung der Reaktionskammer aus dem Vorratsgefäß das Pufferge­ misch oder Wasser zugeführt werden, was dementsprechend zu ei­ ner Unterbrechung der Reaktion zwischen der Natriumchlorit-Lö­ sung und der Salzsäure-Lösung führt.

In Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist dem Vorratsgefäß ein derartiges Ventil zugeordnet, das bei Stromausfall automatisch in eine geöffnete Stellung überführt wird. Zusätzlich ist das Vorratsgefäß derart ausgebildet und angeordnet, daß in der geöffneten Ventilstellung mindestens die Reaktionskammer, vorzugsweise zusätzlich noch alle Leitun­ gen, zwangsläufig mit dem Inhalt des Vorratsgefäßes gespült wird bzw. werden. Diese Variante der erfindungsgemäße Vorrich­ tung stellt sicher, daß bei einem Stromausfall keine uner­ wünschten und unkontrollierten Nebenreaktionen ablaufen kön­ nen.

Bezüglich der Pumpe, die bei der erfindungsgemäße Vorrichtung zur Förderung der Chlordioxid-Lösung und/oder der Natriumchlo­ rit-Lösung und/oder der Salzsäure-Lösung vorgesehen ist, ist allgemein festzuhalten, daß diese Pumpe so auszugestalten ist, daß hierdurch eine einwandfreie Förderung der zuvor genannten Lösungen gewährleistet wird. Insbesondere hat sich hierbei eine Pumpe bewährt, die als einzige Pumpe bei der erfindungs­ gemäße Vorrichtung vorgesehen und stromab der Reaktionskammer angeordnet ist, wobei eine derartige Pumpe nach dem Prinzip der Venturi-Düse mit Wasser als Fluid arbeitet und vorzugs­ weise von der zuvor erwähnten Hauptwasserzufuhrleitung ge­ speist ist.

Eine Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß stromab der Meßeinrichtung, insbesondere stromab der zuvor genannten und stromab der Reaktionskammer angeordneten Pumpe, ein Reservoir für Chlordioxid-Lösung vorgesehen ist. Aus diesem Reservoir, das vorzugsweise noch mit einer elektronischen Niveausteuerung ausgestattet ist, kann dann die in der erfindungsgemäßen Vor­ richtung hergestellte Chlordioxid-Lösung dem jeweiligen Ver­ braucher zugeführt werden.

Zur Zuführung der Chlordioxid-Lösung aus dem Reservoir an den jeweiligen Verbraucher bestehen grundsätzlich zwei, besonders geeignete Möglichkeiten.

So sieht die erste Möglichkeit vor, daß dem Reservoir eine Do­ sierpumpe zugeordnet ist, um so eine einstellbare Menge an Chlordioxid-Lösung über eine vorgegebene, einstellbare Zeit aus dem Reservoir zu fördern.

Bei der zweiten Möglichkeit ist dem Reservoir ein Vakuuminjek­ tionsventil zugeordnet, derart, daß über eine dem Vakuuminjek­ tionsventil zugeordnete Förderpumpe eine vorgegebene Menge an Chlordioxid-Lösung innerhalb einer vorgegebenen Zeit dem Ver­ braucher zuführbar ist, wobei sowohl die vorgegebene Menge als auch die vorgegebene Zeit einstellbar ist. Diese zweite Mög­ lichkeit bietet sich insbesondere immer dann an, wenn die Chlordioxid-Lösung einem Verbraucher zugeführt werden soll, der als ein in sich geschlossenes System, beispielsweise als ein Leitungsnetz, ausgebildet ist.

Wird zudem noch das Reservoir mit einer Niveausteuerung ausge­ stattet, so kann abhängig von dem jeweiligen Niveau an Chlor­ dioxid-Lösung in dem Reservoir die Frischwasserzufuhr zur er­ findungsgemäßen Vorrichtung und somit die Menge an Chlordio­ xid-Lösung und/oder deren Konzentration an Chlordioxid gere­ gelt und/oder gesteuert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäße Vorrichtung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische und vergrößerte Detailansicht der in Fig. 1 wiedergegebenen Reaktionskammer; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Aus­ führungsform der Vorrichtung.

In den Fig. 1 bis 3 sind die selben Bauteile mit den selben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete Vorrichtung schematisch dargestellt. Hierbei sind in der schematischen Darstellung der Fig. 1 sowie in der Fig. 2 eine Vielzahl von Pfeilen eingezeichnet, wobei diese Pfeile die Strömungsrich­ tungen der jeweiligen Lösungen in den Leitungssystemen 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18 sowie 5 wiedergeben.

Über eine Hauptwasserzufuhrleitung 6 wird eine konstante und vorgegebene Wassermenge der Vorrichtung 1 zugeführt. Stromab dieser Wasserzufuhrleitung 6 erfolgt zunächst unter Ausbildung von zwei Wasserteilströmen 7 und 8 eine erste Abzweigung die­ ser Hauptwasserzufuhrleitung 6. Hierbei bewirkt diese erste Abzweigung, daß über die Teilleitung 7 an der mit 9 gekennzeichneten Stelle die Salzsäurelösung und anschließend über die Einspeisung 11 der Reaktionskammer 2 zugeführt wird.

Analog hierzu erfolgt über die Teilleitung 8, der mit 10 gekennzeichneten Einspeisungsstelle für die Natriumchlorit-Lö­ sung eine Zufuhr der mit Wasser verdünnten Natriumchlorit-Lö­ sung über die Einspeisung 12 zur Reaktionskammer 2.

Stromab der ersten Abzweigung 7/8 befindet sich eine zweite Abzweigung innerhalb der Hauptwasserzufuhrleitung 6. Hierbei zweigen von dieser Leitung 6 ebenfalls zwei Teilleitungen 19 bzw. 19a ab, wobei die Teilleitung 19a zur Versorgung der Hauptförderpumpe 3 mit Wasser dient, wobei die Pumpe 3 als eine nach dem Venturi-Prinzip arbeitende Pumpe ausgebildet ist.

Mittels der Leitung 19 wird Frischwasser den Leitungen 13 und 14 zugeführt, die ihrerseits wiederum in die Einspeisungen 11 und 12 münden. Hierdurch erfolgt eine weitere Verdünnung der über 9 zugespeisten Salzsäurelösung und der über 10 eingespei­ sten Natriumchlorit-Lösung.

Stromab der Reaktionskammer 2 ist eine Hauptabzugsleitung 15 angeordnet, über die die Chlordioxid-Lösung, die durch Reak­ tion der Salzsäurelösung mit der Natriumchlorit-Lösung in der Reaktionskammer 2 gebildet wird, aus der Reaktionskammer 2 ab­ gezogen wird.

In dieser Hauptabzugsleitung 15 ist eine Meßkammer, die von der Chlordioxid-Lösung durchströmt wird, einer mit 4 bezeich­ neten Meßeinrichtung angeordnet.

Parallel zu dieser Hauptabzugsleitung 15 erstreckt sich von dem kopfseitigen Ende der Reaktionskammer 2 bis stromab der Meßeinrichtung 4 eine Bypassleitung 5.

Desweiteren weist die Vorrichtung Regelventile A bis D auf, wobei diese den Volumenstrom regelnde Ventile von einer nicht gezeigten Steuerung abhängig von der in der Meßeinrichtung 4 erfaßten und an der Steuereinrichtung eingestellten Chlordio­ xid-Konzentration angesteuert werden. Hierbei dient das Regel­ ventil A, dem stromauf ein entsprechendes Filter vorgeordnet ist, zur Steuerung des Gesamtdurchflusses an Frischwasser, das Regelventil B und C zur Steuerung des eingezogenen Volumen­ stroms an Salzsäurelösung bzw. Natriumchlorit-Lösung sowie zur Steuerung der über die Leitungen 7 und 8 zugeführten Frisch­ wassermenge und das Regelventil D zur Steuerung der über die Leitungen 13 und 14 desweiteren zugeführten Frischwassermen­ gen.

Über das Regelventil B kann desweiteren über die Leitung 16 sowie das Vorratsgefäß 17 der Reaktionskammer Wasser oder ein Puffergemisch aus dem Vorratsgefäß 17 zugeführt werden, was insbesondere dann zu einem spontanen Abbruch der Reaktion und damit der Bildung von Chlordioxid-Lösung führt.

Wie am besten aus der Fig. 2 zu erkennen ist, ist die Reakti­ onskammer 2 bei der gezeigten Ausführungsform als zylindrische Reaktionskammer ausgebildet. Am unteren, fußseitigen Ende der zylindrischen Reaktionskammer 2 sind jeweils eine Einspeisung 11 für die Salzsäurelösung und eine Einspeisung 12 für die Na­ triumchlorit-Lösung vorgesehen. Diese beiden Einspeisungen 11 und 12 münden in einer gemeinsamen Einspeisung 24, die axial in die zylindrische Reaktionskammer hineinragt. Im oberen Be­ reich dieser gemeinsamen Einspeisung 24 sind in Strömungsrich­ tung (d. h. Pfeilrichtung) der Lösungen gesehen zunächst eine Lochplatte 28 dann eine Vielzahl von Kugeln 26, bei denen es sich um Glaskugeln handelt, und eine die gemeinsame Einspei­ sung 24 abdeckende Kappe 25 vorgesehen, wobei die Kappe 25 mit Austrittsöffnungen 29 versehen ist. Die Lochplatte 28, die Glaskugeln 26 sowie die Kappe 25 dienen dazu, die über die Einspeisung 11 und 12 zugeführten Lösungen (Salzsäure- /Natriumchlorit-) gründlich miteinander zu vermischen.

Die eigentliche Reaktion findet in dem zylindrischen Reakti­ onsraum 30 der Reaktionskammer 2 statt. Kopfseitig ist diese Reaktionskammer 2 durch einen Deckel 23 verschlossen. Unmit­ telbar am oberen Abschnitt des Deckels ist die Einführöffnung 22 der Bypassleitung 5 vorgesehen. Der Endabschnitt 21 der Hauptabzugsleitung 15 ragt in den Reaktionsraum 30 hinein und ist L-förmig ausgestaltet. Hierdurch wird sichergestellt, daß alle bei der Reaktion entstehenden Gase bzw. die hierbei mit­ gerissene Luft über die Einführöffnung 22 und die Bypasslei­ tung 5 abgezogen werden kann, so daß die über die Hauptabzugs­ leitung 15 aus der Reaktionskammer herausgepumpte Chlordioxid- Lösung frei von störenden Fremdgasen ist, die ihrerseits die Messung an der Meßeinrichtung 4 stören könnten.

Die in der Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsform der Vorrichtung 1 unterscheidet sich von der in Fig. 1 abgebilde­ ten Ausführungsform der Vorrichtung 1 dahingehend, daß hierbei die Hauptwasserzufuhrleitung modifiziert ist. Desweiteren weist die zweite Ausführungsform (Fig. 3) stromab der Pumpe 3 ein Reservoir 40 und eine Injektionseinrichtung auf, wie dies nachfolgend im Detail beschrieben ist. Ansonsten entspricht die in der Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsform der vorste­ hend beschriebenen ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1.

Bei der in der Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsform ist stromauf des Regelventils A ein mit einer nicht gezeigten Ni­ veausteuerung versehenes Wasservorratsgefäß 30 vorgesehen, wo­ bei dieses Wasservorratsgefäß 30 von Frischwasser aus dem Was­ serleitungsnetz 31 gespeist wird. Stromab des Wasservorratsge­ fäßes 30 ist eine Frischwasserförderpumpe 32 angeordnet. Über die Frischwasserpumpe 32 und das Regelventil A wird bei der zweiten Ausführungsform eine vorgegebene und einstellbare zeitabhängige Wassermenge der Vorrichtung 1 zugeführt. Stromab des Regelventiles A ist ein Wärmetauscher 33 angeordnet, um so die Frischwassermenge aufzuheizen, insbesondere auf eine Tem­ peratur von 22°C, was die Reproduzierbarkeit der Chlordioxid- Erzeugung in der Vorrichtung 1 erheblich vergrößert.

Stromab der Pumpe 3 ist bei der in der Fig. 3 gezeigten Aus­ führungsform ein Reservoir 40 für die in der Vorrichtung 1 hergestellten Chlordioxid-Lösung vorgesehen. Dieses Reservoir 40, das ebenfalls vorzugsweise wie das Wasserreservoir 30 mit einer nicht gezeigten elektronischen Niveausteuerung ausge­ stattet ist, ist über eine Leitung 41 an ein Vakuuminjektions­ ventil 42 (schematisch gezeigt) angeschlossen, wobei das Va­ kuuminjektionsventil seinerseits in eine Leitung 43 eines Ver­ brauchers mündet. Von der Leitung 43 des Verbrauchers zweigt stromab des Vakuuminjektionsventils 42 eine Bypassleitung 44 ab, die mit einer Förderpumpe 45 versehen ist.

Soll nunmehr in die Leitung 43 des Verbrauchers Chlordioxid- Lösung aus dem Reservoir 40 eingespeist werden, so saugt die Pumpe 45 die in der Leitung 43 strömende Flüssigkeit mittels der Pumpe 45 teilweise ab und führt dieses Flüssigkeitsteil­ strom dem Vakuuminjektionsventil 42 zu. Hierdurch entsteht im Vakuuminjektionsventil 42 ein entsprechendes Vakuum, was wie­ derum dazu führt, daß aus dem Reservoir 40, abhängig von der Größe dieses Vakuums, das einstellbar ist, eine vorgegebene Menge Chlordioxid-Lösung dem Endverbraucher zugeführt wird. Durch die im Reservoir 40 vorgesehene Niveausteuerung wird dann die über das Wasserreservoir 30 zugeführte Frischwasser­ menge derart gesteuert, daß innerhalb des Reservoirs 40 stets eine entsprechende Menge an Chlordioxid-Lösung vorhanden ist.

Die Pfeile in den Fig. 1 bis 3 geben jeweils die Strömungs­ richtung der entsprechenden Flüssigkeit an.

Claims (31)

1. Verfahren zur Herstellung einer Chlordioxid-Lösung durch Vermischung und Reaktion von einer Salzsäurelösung mit einer Natriumchlorit-Lösung in einer Reaktionskammer, dadurch ge­ kennzeichnet, daß abhängig von der stromab der Reaktionskammer gemessenen Konzentration an Chlordioxid in der Lösung die Zugabe der Menge und/oder der Konzentration der zugeführten Salzsäurelösung und der zugeführten Natriumchlorit-Lösung ge­ regelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des bei der Reaktion entstehenden Chlordioxids in der Lösung optisch gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzsäurelösung und/oder die Natriumchlorit-Lösung vor ihrer Reaktion mit Wasser verdünnt wird bzw. werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reaktionskammer die Vermischung der Salzsäurelösung und der Natriumchlorit-Lösung durch Erzeugung einer turbulenten Strömung herbeigeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Chlordioxid-Lösung durch eine kontinu­ ierliche Arbeitsweise hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion der Salzsäurelösung mit der Natriumchlorit-Lösung durch Verdünnung mit Wasser und/oder durch Zufuhr einer alkalischen Pufferlösung unterbrochen wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Reaktionskammer, die mit einer Einspeisung für die Salzsäurelösung und die Natriumchlorit-Lö­ sung versehen ist, wobei in der Reaktionskammer die bei der Reaktion entstehenden Chlordioxid-Lösung mittels einer Pumpe gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß stromab der Reak­ tionskammer (2) eine Meßeinrichtung (4) zur Erfassung der Chlordioxid-Konzentration in der Lösung angeordnet ist, der­ art, daß abhängig von einem an einer Steuereinrichtung vorge­ gebenen Chlordioxid-Konzentrationswert die Menge und/oder die Konzentration der in die Reaktionskammer (2) eingespeisten Salzsäurelösung und der in die Reaktionskammer (2) eingespei­ sten Natriumchlorit-Lösung geregelt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (2) als Strömungsrohr ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspeisung (7, 9, 11) für die Salzsäurelösung und der Einspeisung (8, 10, 12) für die Natriumchlorit-Lösung jeweils mindestens eine Wasserzufuhr (7, 13; 8, 14) zugeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wasserzufuhr (7, 13; 8, 14) von minde­ stens einer Hauptwasserzufuhrleitung (6) gespeist ist und daß der Hauptwasserzufuhrleitung (6) eine Einrichtung (30, 32) zur Erzeugung eines gleichbleibenden Wasserdruckes und/oder einer gleichbleibenden Wassermenge in der Hauptwasserzufuhrleitung (6) zugeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (30, 32) ein Wasservorratsgefäß (30) umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung eine Wasserförderpumpe (32) umfaßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hauptwasserzufuhrleitung (6) und/oder der Wasser­ zufuhr (7, 13; 8, 14) ein Wärmetauscher (33) zugeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Meßeinrichtung (4) als Durchflußfotometer ausge­ bildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (4) in der Hauptabzugsleitung (15) für die Chlordioxid-Lösung unmittelbar stromab der Reaktionskammer (2) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hauptabzugsleitung (15) im Bereich der Meßeinrichtung (4) eine Bypassleitung (5) zugeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung (5) kopfseitig an der Reaktionskammer (2) angeordnet ist und stromab der Meßeinrichtung (4) in die Hauptabzugsleitung (15) einmündet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptabzugsleitung (15) in den oberen Bereich (20) der Reaktionskammer (2) hineinragt, derart, daß der hineinragende Abschnitt (21) der Hauptabzugsleitung L-förmig ausgestaltet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführöffnung (22) zur Bypassleitung (5) unmittelbar am Deckel (23) der Reaktionskammer (2) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reaktionskammer (2) fußseitig eine ge­ meinsame Einspeisung (24) für die Salzsäurelösung und die Natriumchlorit-Lösung aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Einspeisung (24) axial in die Reaktionskammer (2) hineinragt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeich­ net, daß die gemeinsame Einspeisung (24) mit Elementen (25, 26, 27, 28) zur Erhöhung der Turbulenz der eingespeisten Lö­ sungen versehen ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (25-28) mindestens eine Lochplatte (28), eine Vielzahl von Kugeln (26), insbesondere von Glaskugeln, und/oder eine die Öffnung der Einspeisung überdeckende Kappe (25) umfassen, wobei die Kappe (25) mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen (29) versehen ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 23, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Einspeisung (9) für die Salzsäurelösung und/oder der Einspeisung (10) für die Natriumchlorit-Lösung ein mit einer Zufuhrleitung (16) versehenes Vorratsgefäß (17) für ein Puffergemisch oder Wasser zugeordnet ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vorratsgefäß (17) ein Ventil zugeordnet ist, das bei Stromausfall automatisch in eine geöffnete Stellung überführt wird, und daß das Vorratsgefäß (17) derart ausgebildet und an­ geordnet ist, daß in der geöffneten Ventilstellung mindestens die Reaktionskammer (2) zwangsläufig mit dem Inhalt des Vor­ ratsgefäßes (17) gespült wird.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 25, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Pumpe (3) eine nach dem Prinzip der Ven­ turi-Düse arbeitende Pumpe ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (3) von der Hauptwasserzufuhrleitung (6) gespeist ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 27, dadurch ge­ kennzeichnet, daß stromab der Meßeinrichtung (4), insbesondere stromab der Pumpe (3), ein Reservoir (40) für Chlordioxid-Lö­ sung angeordnet ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reservoir (40) eine Dosierpumpe für die Chlordioxid-Lösung zugeordnet ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig vom Volumen der Chlordioxid-Lösung in dem Reservoir (40) die Menge des in die Vorrichtung (1) eingespeisten Frischwassers geregelt ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reservoir (40) ein Vakuuminjektionsventil (42) zugeordnet ist, derart, daß über eine dem Vakuuminjektionsventil (42) zugeordnete Förderpumpe (45) eine vorgegebene Menge an Chlor­ dioxid-Lösung innerhalb einer vorgegebenen Zeit einem Verbrau­ cher (43) zuführbar ist.