DE60008931T2

DE60008931T2 - Automatisierte vorrichtung zur reinigung von trinkwasser

Info

Publication number: DE60008931T2
Application number: DE60008931T
Authority: DE
Inventors: Michel Bernard; Alain Fahrasmane
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-03
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: US20030106845A1; EP1259309A1; EP1259309B1; DE60008931D1; FR2803284A1; FR2803284B1; AU2859101A; WO2001049397A1; ATE261333T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Trinkwasser.
Sie betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, die Reinigung von Trinkwasser, das für den privaten oder öffentlichen Verbrauch verteilt wird, mit einer Kapazität von einigen Litern bis zu einigen Kubikmetern pro Tag.
Abgegebenes Trinkwasser kann trotz der Anwendung von Aufbereitungs- und Reinigungsverfahren noch Schadstoffbestandteile enthalten, die mehr oder weniger störende Wirkungen hinsichtlich Aussehen (suspendiertes Material); Geruch und Geschmack (Chlor, organische Verbindungen,...), und Gesundheit (Vorhandensein von Bakterien, Kesselstein, Nitraten, Pestiziden, organische Verbindungen, Schwermetalle,...) bedingen.
Es ist daher wünschenswert, das verteilte Trinkwasser zu reinigen, indem die in ihm enthaltenen Schadstoffbestandteile reduziert werden, während seine natürlichen Spurenelemente erhalten werden.
Es existieren Vorrichtungen für den Hausgebrauch, die die betreffenden Verbindungen, wie beispielsweise Schadstoffe, ganz oder zum Teil eliminieren. Die geläufigsten Vorrichtungen kommen nach dem Wasserzapfhahn zum Einsatz und bestehen aus absorbierenden und/oder filternden Elementen, die das Wasser zwei oder drei Aufbereitungsstufen unterziehen. Diese Vorrichtungen beseitigen indessen nur einen Teil der Schadstoffbestandteile, und in bestimmten Fällen können sie sogar eine Verschmutzungsquelle darstellen, wenn sie unter falschen Bedingungen, insbesondere Durchfluss-, Sättigungs- oder Temperaturbedingungen eingesetzt werden.
Andere, bekannte Vorrichtungen werden vor dem Zapfhahn eingesetzt und basieren auf einem Filtersystem mit inverser Osmose, das mit einer Vorbehandlung, die filternde und absorbierende Elemente einsetzt, und eventuell einer nachgeschalteten Filter-, Sterilisierund Remineralisationsanlage verknüpft sein kann. Diese Vorrichtungen gestatten es, den Großteil der betreffenden Bestandteile, wie beispielsweise Schadstoffe, zu entfernen. Sie weisen indessen die folgenden Nachteile auf:

– eine große Zahl von Aufbereitungsstufen einzusetzen (5 bis 6 Stufen);
– ein chemisch quasi reines und mineralsalzfreies Wasser zu produzieren, wodurch es notwendig wird, eine Nachbehandlungsstufe mit einer Remineralisierung durchzuführen;
– ein vorheriges Weichmachen und eine Dechlorierung des aufzubereitenden Wassers zu erfordern, wodurch es notwendig wird, eine Nachbehandlungsstufe mit einer Desinfizierung durchzuführen, und
– einen geringen Durchsatz von 1/5 bis 1/20 des aufbereiteten Wassers im Vergleich zum verbrauchten Wasser aufzuweisen.

Es ist darüber hinaus bereits ein Elektrodialyseverfahren für die Reinigung von Lösungen und die Demineralisierung oder Entsalzung von Wasser bekannt, das bei industriellen Anwendungen hoher Kapazität Anwendung findet. Dieses Verfahren besteht darin, ein elektrisches Gleichfeld an die aufzubereitende, wässrige Lösung anzulegen, um die Migration der in der Lösung enthaltenen, ionischen Spezies zu erhalten. Die Separation der die reine Lösung verschmutzenden, ionischen Spezies wird durchgeführt, indem folgendes verwendet wird:

– Ionentauschermembranen, von denen die einen selektiv für Kationen und die anderen selektiv für Anionen sind, wobei die Ionenselektivität dieser Membranen an die Extraktion von Spezies mit mehrwertigen und/oder einwertigen Ionenladungen angepasst sein kann, und
– Trennelemente, die für die Zirkulation des aufzubereitenden Wassers auf den Oberflächen der Tauschermembranen sorgen.

Es stellt sich heraus, dass bei diesem in US 5 736 023 beschriebenen Verfahren die Elektroden, die das elektrische Feld hervorbringen, und die Membranen die Neigung haben, zu verschmutzen, da die Erdalkalikationen dazu tendieren, an der Kathode und auf den anionenselektiven Membranen ausgefällt zu werden.
Dieses Verfahren ist außerdem nicht für einen Einsatz in einer kleinen Aufbereitungseinheit geeignet, denn eine derartige Miniaturisierung bedingt eine Reduzierung der Durchgangsleitungen des Wassers in den verschiedenen Komponenten der Elektrodialyseeinheit, und damit ein erhöhtes Risiko einer Verschmutzung und Verstopfung dieser Leitungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben. Hierzu schlägt sie eine Vorrichtung zur Reinigung von Haushalts- oder öffentlichem Brauchwasser mit einer Elektrodialyseeinheit vor, die folgendes umfasst:

– zwei ebene Elektroden, die gegenüber voneinander angeordnet sind und an denen eine Gleichspannung anliegt, um zwischen ihnen ein elektrisches Gleichfeld zu erzeugen;
– eine Vielzahl von Ionentauschermembranen, die zwischen den Elektroden angeordnet sind, wobei die einen für positive Ionen selektiv und die anderen für negative Ionen selektiv sind;
– eine Vielzahl von Membrantrennrahmen, die jeweils zwischen zwei benachbarten Ionentauschermembranen angeordnet sind und den Durchtritt von aufzubereitendem Wasser auf die Oberfläche dieser zwei Membranen gestatten;
– zwei Elektroden/Membran-Trennrahmen, die jeweils zwischen den zwei Elektroden und den benachbarten Ionentauschermembranen angeordnet sind und den Durchtritt von Wasser entlang der Elektroden gestatten;
– eine Leitung zur Verteilung des aufzubereitenden Wassers in den Trennrahmen und zwei Leitungen jeweils zur Entnahme von Brackwasser und gereinigtem Wasser aus den Trennrahmen;
– Mittel, um das aufzubereitende Wasser ausschließlich in die Trennrahmen zwischen zwei Ionentauschermembranen zu leiten.

Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodialyseeinheit Mittel umfasst, um das gereinigte Wasser aus der Entnahmeleitung für gereinigtes Wassers in die Elektroden/Membran-Trennrahmen zu leiten, bevor es zum Ausgang der Elektrodialyseeinheit geleitet wird.
Mittels dieser Anordnungen werden durch die Rückleitung des gereinigten Wassers zur negativen Elektrode die Abscheidungsphänomene reduziert, die an dieser Elektrode wegen der geringen Azidität des umgebenden Milieus sehr intensiv sind. Man vermeidet auf diese Weise die Notwendigkeit einer Vorbehandlung mit einem Weichmachen des Wassers, wenn das aufzubereitende Wasser sehr kalkhaltig ist. Außerdem sorgt die Schicht des gereinigten (weniger alkalischen) Wassers, das auf der Oberfläche der Elektroden zirkuliert und dessen Leitfähigkeit um so geringer ist, je größer der Reinigungsgrad ist, für einen Selbstregulationseffekt des Gleichstroms, der die Elektrodialyseeinheit durchquert.
Es lässt sich zudem feststellen, dass das gereinigte Wasser durch die Rückleitung über die positive Elektrode ein stark oxidierendes Milieu durchquert, das einen bakteriziden und bakteriostatischen Effekt hat (die Population der Bakterien nimmt nach der Aufbereitung nicht zu). Man vermeidet auf diese Weise eine antibakterielle Nachbehandlung.
Indem mehrere Aufbereitungsschritte weggelassen werden, ermöglicht es die Erfindung, die Kosten einer Wasserreinigungsvorrichtung insofern merklich zu verringern, wenn das Elektrodialyseverfahren eingesetzt wird, als dieses verfahren in einem kleinen Haushaltsgerät mit Kosten eingesetzt werden kann, die ausreichend gering sind, um einem großen Publikum zugänglich zu sein.
Gemäß einer Besonderheit der Erfindung umfasst die Vorrichtung Mittel, um die an die Elektroden angelegte Polarität umzukehren und um die Polaritätsumkehr periodisch so zu steuern, dass die jeweils abwechselnden Dauern der Halbperioden positiver Polarität und der Halbperioden negativer Polarität gleich sind und/oder dass die an das System während jeder Halbperiode abgegebenen Gleichstrommengen gleich sind, und Elektroventilmittel, die bei jeder Halbperiode umgeschaltet werden, um das entnommene Brackwasser zum Ausgang für Brackwasser der Elektrodialysevorrichtung und das gereinigte Wasser in den Elektroden/Membran-Trennrahmen und dann zu dem Ausgang für gereinigtes Wasser der Elektrodialysevorrichtung zu lenken.
Auf diese Weise, werden die Ionen, die in der Elektrodialyseeinheit während einer Halbperiode ausfallen, während der folgenden Halbperiode wegen der Polaritätsumkehr gelöst, die das basische Milieu, in dem die Ausfällungen erfolgen, in ein saures Milieu transformiert.
Die Dauer der Polaritätshalbperioden liegt zwischen einigen Minuten und einigen zehn Minuten und vorzugsweise zwischen zwei und zehn Minuten.
Die Gleichheit der Dauer der Polaritätshalbperioden und/oder der an das System gelieferten Gleichstrommengen wird vorteilhafterweise mit einer Genauigkeit von kleiner als ± 1% und vorzugsweise von kleiner als ± 0,05% erhalten.
Auf diese Weise vermeidet man langfristig die Verschmutzung der Elektrodialyseeinheit.
Nachstehend wird eine erfindungsgemäße Ausführungsform im Sinne eines keine Einschränkung darstellenden Beispiels unter Bezug auf die folgenden, beigefügten Zeichnungen beschrieben:
1 gibt eine Prinzipskizze einer Wasserreinigungsvorrichtung gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung wieder;
2 gibt eine Prinzipskizze einer Wasserreinigungsvorrichtung gemäß einer zweiten, bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung wieder;
3 gibt eine Prinzipskizze einer Wasserreinigungsvorrichtung gemäß einer dritten, bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung wieder;
4 gibt eine Explosionsansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Elektrodialyseeinheit wieder;
5 veranschaulicht schematisch das Funktionsprinzip der in 4 gezeigten Elektrodialyseeinheit;
die 6, 7 und 8 zeigen im Detail einen Elektroden/Membran-Trennrahmen, einen Membrantrennrahmen beziehungsweise eine Membran, die bei der in 4 dargestellten Elektrodialyseeinheit verwendet werden;
9 zeigt im Detail eine Ausführungsvariante eines Membrantrennrahmens, der bei der in 4 dargestellten Elektrodialyseeinheit verwendet wird;
10 ist eine Prinzipskizze einer Wasserreinigungsvorrichtung gemäß einer vierten, bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung.
Die in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer kleinen Wasserreinigungseinheit zum Hausgebrauch, die nicht an ein Trinkwasserversorgungsnetz angeschlossen ist. Diese Vorrichtung umfasst eine Elektrodialyseeinheit 5, die an einen Speicher 1 für aufzubereitendes Wasser angeschlossen ist, und eine Pumpe 3, die das Wasser des Speichers 1 in die Elektrodialyseeinheit 5 injiziert. Entsprechend der Qualität des aufzubereitenden Wassers kann man vorsehen, eine Vorbehandlungseinheit 4 zwischen der Pumpe und der Elektrodialyseeinheit anzuordnen.
Die Elektrodialyseeinheit 5 umfasst einen Ausgang 33 für aufbereitetes Wasser, das in einem Speicher 6 aufgefangen wird, und einen Ausgang 34 zur Ableitung von Brackwasser, das die Schadstoffe enthält, die aus dem aufbereiteten Wasser extrahiert wurden, der durch eine Leitung 7 an eine Abflussleitung 8 für Abwässer angeschlossen sein kann.
Die Speicher 1 und 6 befinden sich unter Atmosphärendruck, wobei der Speicher 6 aus einer abnehmbaren Kanne besteht.
Die Pumpe 3 und die Elektrodialyseeinheit 5 werden durch ein Steuerorgan 9 angesteuert und mit elektrischer Energie gespeist, das zum Beispiel mit einem Kabel und einem Stecker 10 zum Anschluss an das Stromnetz versehen ist. Der Speicher 1 umfasst einen Detektor 2 für den Wasserpegel, der an das Steuerorgan 9 angeschlossen ist, das dafür ausgelegt ist, die Pumpe 3 und die Elektrodialyseeinheit 5 zu stoppen, wenn der Wasserpegel in dem Speicher 1 kleiner als ein vorbestimmter Mindestgrenzwert ist.
Die Vorbehandlungseinheit 4 besteht zum Beispiel aus einer Baugruppe aus Elementen, wie beispielsweise Filtern, die an die physikalisch-chemische Qualität des aufzubereitenden Wassers angepasst sind.
Diese Einheit umfasst vorzugsweise ein Filterelement für Sedimente, deren Teilchen größer als 5 μm sind, um die suspendierten Stoffe und die ausgefällten Elemente zu eliminieren, ein Aktivkohleelement in Form von Körnchen oder einem kompakten Block, um die Schadstoffe in der Art von Pestiziden, chlorierten Verbindungen, organischen Materialien zu eliminieren, und ein komplexbildendes Element zum Beispiel auf der Basis von Natriumpolyphosphat oder Natriumsiliziumpolyphosphat. Diese Elemente können in der Form einer Kartusche konditioniert sein, die mit Eintritts- und Austrittsöffnungen für die Zirkulation des aufzubereitenden Wassers versehen ist.
Die Elektrodialyseeinheit 5 gestattet es erfindungsgemäß, aus dem aufzubereitenden Wasser die überschüssigen, ionischen Spezies, wie beispielsweise Nitrate, Phosphate, Calcium, Karbonate etc., zu eliminieren. Hierzu ist sie von einem Mehrzellentyp, dessen innerer Aufbau an die Reinigung des Wassers für den Hausgebrauch von der Art von "Stadtwasser" angepasst ist, ohne dass es notwendig ist, dieses Wasser einer vorhergehenden Behandlung zum Weichmachen zu unterziehen.
Das Steuerorgan 9 umfasst einen Spannungstransformator, einen Stromgleichrichter zur Versorgung insbesondere der Elektrodialyseeinheit, eine Steuerschaltung für die Pumpe und eine Gruppe von Leuchtanzeigen, die den Zustand der Vorrichtung anzeigen.
Diese Vorrichtung ist vorteilhafterweise in einem Gehäuse analog zu demjenigen eines kleinen Haushaltsgeräts untergebracht, wobei die Kanne 6 zur Aufnahme des aufbereiteten Wassers abnehmbar ist.
2 gibt eine erfindungsgemäße Vorrichtung wieder, die dafür ausgelegt ist, direkt an eine Leitung zur Verteilung von Druckwasser angeschlossen zu werden und bei Bedarf automatisch aufbereitetes Druckwasser zu liefern.
In dieser Figur umfasst die Reinigungsvorrichtung eine Elektrodialyseeinheit 5, die mit einer Vorbehandlungseinheit 4 verknüpft sein kann, die durch eine Wasserabgabeleitung 12 über ein Sperrventil 11 und ein Elektroventil 14 mit aufzubereitendem Wasser gespeist wird. Der Druck des Wassers zwischen dem Sperrventil 11 und dem Elektroventil 14 wird durch einen Niederdruckdetektor 13 erfasst. Die Elektrodialyseeinheit 5 umfasst zwei Ausgänge 34, 34', nämlich einen Ausgang für aufbereitetes Wasser und einen Ausgang für Brackwasser, der an eine Einheit mit doppelten Zweiwegeelektroventilen 15, 16 angeschlossen ist. Am Ausgang dieser Einheit findet sich eine Abflussleitung 7 für das Brackwasser, die mit der Abflussleitung für Abwässer 8 verbunden ist, und eine Leitung für die Lieferung des aufbereiteten Wassers zu einem Zapfhahn 21 und über ein Sperrventil 20 zu einem Druckspeicher 19. Der Druck in der Leitung für aufbereitetes Wasser wird durch einen Druckdetektor 17 erfasst.
Die gesamten Elektroventile 14, 15, 16 werden durch ein Steuerorgan 9' in Abhängigkeit von den durch die Detektoren 13, 17 gelieferten Angaben gesteuert. Das Steuerorgan 9' ist über einen Stecker 10 mit dem Stromversorgungsnetz verbunden und versorgt insbesondere die Elektrodialyseeinheit 5 mit Gleichspannung.
In der Leitung für das Brackwasser findet sich ein Durchflussbegrenzungselement 18, um den Durchfluss von Brackwasser zu begrenzen, insbesondere wenn der Druck des Wassers in der Leitung in dem Maße zunimmt, wie sich der Speicher 19 füllt.
Der Druckdetektor 17 in der Leitung für aufbereitetes Wasser gestattet es, zu erfassen, dass der Speicher voll ist und dass der Hahn 21 geschlossen ist, um das Schließen des Elektroventils 14 und die Unterbrechung der Stromversorgung der Elektrodialyseeinheit 5 auszulösen. Eine Zustandsänderung dieses Druckdetektors löst die umgekehrte Öffnung des Elektroventils 14 und die Unterspannungsetzung der Elektrodialyseeinheit aus.
Wenn der Hahn 21 betätigt wird, strömt das nicht verbrauchte, aufbereitete Wasser in einen Ausguss, der an das Abflussnetz für Abwässer 8 angeschlossen ist.
Alle Elemente dieser Vorrichtung sind in einem Gehäuse versammelt, dessen Rückseite mit Durchgängen und Anschlüssen versehen ist, die für die Versorgung mit Strom und Wasser und zur Ableitung des aufbereiteten Wassers und der Lake notwendig sind. Die Vorder- und/oder Oberseite dieses Behälters sind mit Steuerelementen und Betriebsanzeigeelementen versehen.
3 gibt eine vereinfachte Variante der in 2 dargestellten Vorrichtung wieder. Die in dieser Figur dargestellte Vorrichtung ist im Wesentlichen mit der in 3 dargestellten identisch, abgesehen davon, dass die Leitung für aufbereitetes Wasser mit einem Speicher 19' auf Atmosphärendruck verbunden ist, wobei der Ausgang dieses Speichers mit einem Ventil 28 zur Entnahme von aufbereitetem Wasser versehen ist. Der Wasserpegel des Speichers 19' wird durch einen Wasserpegel-Detektor 27 gemessen, der mit einem Steuerorgan 9" verbunden ist, das die Öffnung des Elektroventils 14 und elektrische Unterspannungsetzung der Elektrodialyseeinheit auslöst, wenn der durch den Detektor 27 erfasste Wasserpegel sich unter einem vorbestimmten Mindestgrenzwert befindet, und die umgekehrte Betätigung durchführt, wenn dieser Pegel sich über einem vorbestimmten Maximumgrenzwert befindet.
In 4 umfasst die Elektrodialyseeinheit 5 eine oder mehrere Aufbereitungsstufen, die aus einem Stapel von Schichten bestehen, mit:

– äußeren Flanschen 31, 31', die jeweils Eintrittsöffnungen 32 und Austrittsöffnungen 33, 34 für das Wasser und Durchtrittsöffnungen 35 für elektrische Leitungen zur Speisung der Elektroden mit Gleichstrom umfassen;
– zwei Elektroden 37, 37', die aus einem nicht korrodierenden Material hergestellt sind und die jeweils in einen entsprechenden Elektrodenrahmen 38 eingeführt sind, der Öffnungen 47 für die Zirkulation der Fluide in der Elektrodialyseeinheit umfasst;
– Tauschermembranen 44, 45 für ein- oder mehrwertige Ionen, die Perforationen aufweisen, um die Zirkulation der Fluide zwischen den verschiedenen Schichten zu ermöglichen, wobei die Membranen 44 für Kationen oder positive Ionen selektiv sind und die Membranen 45 für Anionen oder negative Ionen selektiv sind;
– Elektroden/Membran-Trennrahmen 40 mit einem Profil, das für die Verteilung des Wassers ausschließlich auf der Oberfläche der Elektroden 37, 37' und der Membranen 44 sorgen kann, und
– Membrantrennrahmen 41 mit einem Profil, das für die Verteilung des Wassers auf der Oberfläche der Membranen 44, 45 sorgen kann, wobei die Position dieser Rahmen die Verteilung des Wassers zwischen der Zirkulationsleitung für aufzubereitendes Wasser und den Leitungen sorgt, in denen das gereinigte Wasser beziehungsweise das Brackwasser gesammelt werden.

Die äußeren Flansche 31, 31' bestehen zum Beispiel aus Polymerplatten, die durch Formung oder Bearbeitung erhalten werden. Sie umfassen außerdem seitliche Bohrungen 36, die den Durchtritt von Schließ- oder Spannelementen gestatten, Bohrungen 46, die die Zentrierung der verschiedenen Elemente der Aufbereitungsstufe bei ihrer Montage gestatten, und Bohrungen 47, die die Versorgung und die Ableitung der Elektrolyte gestatten. Die Flansche sind so aneinander befestigt, dass sie zwischen sich die verschiedenen Schichten haltern, die die Elektrodialyseeinheit bilden, wobei diese Schichten ausreichend aneinander gepresst werden, um eine ausreichende Dichtheit zwischen ihnen zu erzielen.
Die Elektroden 37, 37' von zum Beispiel rechtwinkliger Form und mit einer Dicke von einigen Millimetern bestehen aus einem Metallblech, das mit Edelmetall beschichtet ist. Sie bestehen vorzugsweise aus Titan, dessen Arbeitsfläche mit Edelmetalloxiden oder Edelmetallen, wie beispielsweise Platin oder Gold, beschichtet ist. Wenn die Elektrodialyseeinheit in Betrieb ist, sind die Elektroden durch den Gleichstrom polarisiert.
Die Elektrodenrahmen 38, in denen jeweils die Elektroden 37, 37' eingesetzt sind, sind aus einem Polymer oder Elastomer hergestellt und weisen die gleiche Dicke wie die Elektroden auf. Die Rückseite der Einheit aus Elektrode 37 oder 37' und Elektrodenrahmen 38 ist mit einer Dichtung 39 für die Elektrodenrückseite bedeckt, die von einem elastischen Polymerfilm gebildet wird, der in seiner Mitte durchbrochen ist, um einen Teil der Rückseite der Elektrode 37, 37' durchscheinen zu lassen, und weitere Bohrungen umfasst, die für den Durchtritt der Elektrolyte notwendig ist.
Die Gleichstromversorgung der Elektroden 37 wird mittels eines Kupferdrahts realisiert, der mit einem Mantel ummantelt ist und an seinem Ende, das direkten Kontakt mit der Elektrode hat, freiliegt. Um die notwendige Dichtheit und Isolierung zu erzielen, ist der Mantel des Kupferdrahts in der Öffnung 35 des von ihr durchquerten Flansches 31, 31' verschweisst oder verklebt.
Um für die Verteilung des Wassers in den durch die Trennrahmen 40, 41 definierten Kanälen auf die Tauscherflächen der Membranen 44, 45 zu sorgen, sind die Trennrahmen, die Membranen, die Elektroden 37 und die Flansche entsprechend der folgenden Reihenfolge gestapelt.
Falls die Elektrodialyseeinheit eine einzige Aufbereitungsstufe umfasst, besteht sie aus der folgenden Reihenfolge von Schichten:

Flansch-Dichtung-CE/E1-CSE-MC-CS1-MC-CS2-MC-CS1-MC-nx(CS2-MA-CS1-MC)-CS2-MC-CS1-MC-CS2-MC-CSE-E1/CE-Dichtung-Flansch,

38

37

40

44

41

45

Die Trennrahmen 41 sind in zwei unterschiedlichen Positionen CS1 und CS2 so angeordnet, dass Kanäle zur Übertragung der Fluide zwischen den verschiedenen Schichten definiert werden, die der erwünschten Zirkulation der Fluide in der Elektrodialyseeinheit entsprechen.
Falls die Elektrodialyseeinheit zwei Aufbereitungsstufen umfasst, besteht sie aus der folgenden Reihenfolge von Schichten:

Flansch-Dichtung-CE/E1-CSE-MC-CS1-MC-CS2-MC-CS1-MC-nx(CS2-MA-CS1-MC)-Ms-nx(CS2-MA-CS1-MC)-CS2-MC-CS1-MC-CS2-MC-CSE-E1/CE-Dichtung-Flansch,

44

45

Man beachte, dass die nahen Abfolgen der Elektroden unabhängig vom Wert von n fest liegen.
Man beachte, dass mehrere aufeinanderfolgende Kationentauschermembranen MC 44 im Anschluss an die Elektroden platziert wurden, bevor Anionentauschermembranen MA 45 platziert wurden. Diese Anordnung gestattet es, das Risiko von Abscheidungen auf den Membranen MA zu begrenzen, das in der Nachbarschaft der Elektroden stärker ist. Falls das aufzubereitende Wasser weniger hart oder weniger alkalisch ist, ist diese Anordnung natürlich nicht notwendig.
Die Trennrahmen 40, 41 werden durch Zuschnitt- und Formgebungsvorgänge durch Stanzen eines Materials hergestellt, das die Form von Blechen oder Filmen aufweist. Diese Zuschnitt- und Formgebungsvorgänge erfolgen derart, dass der Trennrahmen zwischen zwei angrenzenden Tauschermembranen 44, 45 einen engen Kanal 48, 48', 48a definiert, der so ausgebildet ist, dass eine regelmäßige Wasserzufuhr (mit konstanter Geschwindigkeit) im Großteil des Mittelteils der Oberflächen der Membranen gewährleistet ist.
Unter Berücksichtigung der physikalisch-chemischen Eigenschaften des aufzubereitenden Wassers weisen die Trennrahmen 40, 41 eine sehr geringe Dicke kleiner als 1 mm, vorzugsweise in der Größenordnung von 0,1 bis 0,6 mm auf, um den Spannungsabfall zwischen den Elektroden 37 und damit den Energieverbrauch zu minimieren. Dieses Merkmal gestattet es ebenso, die Stoffzufuhr zur Oberfläche der Ionentauschermembranen zu begünstigen und damit die spezifischen Ionenextraktionswirkungsgrade der Membranen zu erhöhen.
In den 6 und 7 weisen die Trennrahmen 40, 41 eine quadratische Form auf, wobei der schmale Kanal 48, 48', 48a eine sinusförmige Form hat, um den Großteil des Mittelteils der Oberfläche des Trennrahmens einzunehmen.
In 7, die einen Trennrahmen 41 zeigt, mündet jedes der zwei Enden des Kanals 48, 48' in einen schmaleren Verbindungsabschnitt 53 an den Zufuhröffnungen 52a und Ableitungsöffnungen 52b, die mit den Eingängen 32 und Ausgängen des Wassers 33, 34, 34' der Elektrodialyseeinheit in Verbindung stehen. Die Rolle dieser schmaleren Verbindungsabschnitte 53 besteht darin, die Ebenheit der benachbarten Membranen 44, 45 in dem Bereich der Zufuhröffnungen 52a, 52b aufrechtzuerhalten und auf diese Weise die Dichtheit zwischen den Schichten auf dieser Höhe zu gewährleisten.
Der Trennrahmen 41 umfasst außerdem zwei Bohrungen 54a, 54b, die es gestatten, jeweils zwei weitere Kanäle zur Übertragung der Fluide zwischen den Schichten der Elektrodialyseeinheit zu definieren.
Man beachte, dass aus Gründen des Druckabfalls das Vorhandensein der Verbindungsabschnitte 53 nur im Falle von geringen Durchflüssen möglich ist, die denen entsprechen, die bei Haushaltsanwendungen erforderlich sind. Bei Anwendungen, bei denen ein starker Durchfluss erfordert wird, ist es notwendig, andere Gestaltungen vorzusehen, die zusätzliche Kosten bedingen.
Der Rahmen 41 umfasst ebenso zwei Bohrungen 55a, 55b für den Durchtritt der Fluide zwischen den Schichten der Elektrodialyseeinheit, und zwei Bohrungen 46, die die Zentrierung der verschiedenen Schichten der Elektrodialyseeinheit bei ihrer Montage ermöglichen. Der Rahmen 41 ist in der Tat so ausgelegt, dass er in der in 6 gezeigten Position und in der umgekehrten Position verwendet werden kann, wobei eine einzige Bohrung 55a, 55b für jeden Rahmen für die Übertragung von Fluiden zwischen den Schichten verwendet wird.
Die Bohrungen 52a, 52b, 54a, 54b sind in zwei gegenüberliegenden Ecken des Rahmens ausgebildet und weisen eine solche Form auf, dass der Abstand zu dem Rand der Membran ausreicht, um die äußere Dichtheit zu gewährleisten, während gleichzeitig eine vergleichsweise große Oberfläche bereitgestellt wird, ohne die durch den Kanal 48, 48' definierte Tauscherfläche einzuschränken.
In 6 umfasst der Trennrahmen 40 ebenso Bohrungen 46, 52a, 54a, 52b, 54b, die an den gleichen Stellen wie auf dem Rahmen 41 angeordnet sind, und einen Kanal 48a, 48b, analog zu demjenigen 48, 48' des Rahmens 41, der aber nicht mit den Bohrungen 52a oder 54a und 52b oder 54b in Verbindung steht und dessen Enden mit den Orten der Bohrungen 55a, 55b des Rahmens 41 zusammenfallen.
Die Kanäle 48, 48', 48a, 48b der Rahmen 40, 41 weisen typischerweise eine Breite von einigen Millimetern bis zu 1 Zentimeter und vorzugsweise in der Größenordnung von 2,5 mm auf, um eine gute geometrische Begrenzung des Kanals zu gewährleisten und das Einbrechen der benachbarten Membranen 44, 45 zu vermeiden, wobei die Breite der engsten Abschnitte 53 des Rahmens 41 in der Größenordnung von 1 bis 2 mm liegt. Die Länge des Kanals 48, 48', 48a, 48b kann von einigen Zentimetern bis zu einigen Metern variieren.
In 8 umfassen die Membranen 54, 55 ebenso Bohrungen 46, 52a, 54a, 52b, 54b und 55a, die an den gleichen Orten wie auf den Rahmen 40, 41 angeordnet sind.
Alternativ können die verschiedenen Schichten der Elektrodialyseeinheit kreisförmig sein. In diesem Fall können die Trennrahmen 41' in der in 9 dargestellten Weise ausgeführt sein. Dieser Rahmen umfasst ebenso einen Ausschnitt in Form einer Serpentine 48", um einen sinusförmigen Kanal zwischen den zwei benachbarten Membranen 44, 45 zu begrenzen. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform umfasst er Bohrungen 52a' und 52b', die mit den Enden des Ausschnitts 48" für die Zufuhr und die Abfuhr des Fluids in dem durch den Ausschnitt begrenzten Kanal in Verbindung stehen, wobei zwei weitere Bohrungen 54a' und 54b' es ermöglichen, einen Kanal zur Übertragung von Fluiden zwischen den Schichten der Elektrodialyseeinheit zu definieren, und Bohrungen 55a' und 55b' es gestatten, noch einen weiteren Kanal zu definieren.
Wie in 5 auf sehr schematische Weise gezeigt ist, wird das aufzubereitende Wasser durch die Eintrittsöffnung 32 in den Kanal 61, der durch die entsprechenden Bohrungen 52a, 52b, 54a, 54b definiert wird, die in den verschiedenen Schichten der Elektrodialyseeinheit 5 ausgebildet sind, eingeführt, um sich in den Trennrahmen 41 zwischen den Membranen 44, 45, aber nicht in den Elektroden/Membran-Trennrahmen 40 zu verteilen.
Die Bohrungen 52a, 52b, 54a, 54b, die in den verschiedenen Schichten der Elektrodialyseeinheit (Membranen 44, 45 und Rahmen 40, 41) ausgeführt sind, werden so ausgeführt, dass drei Kanäle 61, 62, 63 definiert werden, die durch die Schichten der Elektrodialyseeinheit verlaufen, nämlich ein Kanal 61 für die Verteilung des aufzubereitenden Wassers in den Membrantrennrahmen 41, der von zwei aneinander stoßenden Bohrungen 52a, 52b oder 54a, 54b gebildet wird, und zwei Kanäle 62, 63 zur Sammlung des aufbereiteten Wassers und des Brackwassers am Ausgang des Trennrahmen 41, wobei der Kanal 62 mit den Ausgängen der Kanäle 48 zum Beispiel ungerader Ordnung und der Kanal 63 mit den Ausgängen der Kanäle 48' zum Beispiel gerader Ordnung (siehe 5) verbunden ist.
Wenn ein elektrisches Gleichfeld zwischen den Elektroden 37, 37' an das aufzubereitende, in den Rahmen 41 vorhandene Wasser angelegt wird, werden die Anionen durch die positive Elektrode 37 (in der Figur links gelegen) angezogen, während die Kationen durch die negative Elektrode 37' (in der Figur rechts gelegen) angezogen werden. Während dieses doppelten, inversen Ionenflusses und dem Durchtritt des Wassers in den Kanälen 48, 48', die durch die Trennrahmen 41 gebildet werden, werden die Ionen in den Kanälen 48' der Trennrahmen 41 gefangen, die zwischen den Paaren von benachbarten Ionentauschermembranen mit entgegengesetztem Vorzeichen liegen, wobei diese Paare aus einer Kationentauschermembran 44 bestehen, die auf der Seite der Elektrode 37 und einer Anionentauschermembran 45 liegen, die auf der Seite der Elektrode 37' liegt. Im Gegenzug findet sich das Wasser in den Kanälen 48 der Trennrahmen 41 zwischen den Paaren von benachbarten Membranen, die aus einer auf der Seite der Elektrode 37 liegenden Anionentauschermembran 45 und einer auf der Seite der Elektrode 37' liegenden Kationentauschermembran 44 bestehen, gereinigt am Ausgang dieser Kanäle ein. Das Brackwasser wird daher am Ausgang der Kanäle 48' gesammelt und durch den Kanal 62 zum Ausgang 34 abgeleitet, und das gereinigte Wasser am Ausgang der Kanäle 48 wird in dem Kanal 63 gesammelt.
Gemäß einer Besonderheit der Erfindung umfassen die verschiedenen Schichten (Trennrahmen 40, 41 und Membranen 44, 45) jeweils eine vierte Bohrung 55a, 55b, die es gestattet, einen vierten Kanal 64 zu definieren, der diese Schichten durchquert und an seinen zwei Enden jeweils in die Kanäle 48a, 48b der zwei Elektroden/Membran-Trennrahmen 40 mündet, wobei der Kanal 63 mit dem Kanal 48a des Elektroden/Membran-Trennrahmens 40 verbunden ist, der an der Anode 37 liegt, und der Ausgang des Kanals 48b des Trennrahmens 40, der an der Elektrode 37' liegt, mit dem Ausgang für gereinigte Wasser 33 der Elektrodialyseeinheit verbunden ist.
Auf diese Weise strömt das gereinigte Wasser über die zwei Elektroden 37, 37', bevor es zum Ausgang 33 der Elektrodialyseeinheit geleitet wird.
Das Vorbeiströmen des gereinigten Wassers über die negative Elektrode 37' gestattet es, die Fällungsphänomene an dieser Elektrode zu reduzieren, die insbesondere auf der sehr geringen Azidität des umgebenden Wassers beruhen. Das Durchströmen des gereinigten Wassers, das saurer oder weniger alkalisch ist, gestattet es nämlich, die Azidität des Wassers in der Nachbarschaft der Elektrode zu erhöhen. Man vermeidet auf diese Weise eine Vorbehandlung mit einem Weichmachen des Wassers.
Das Vorbeiströmen des gereinigten Wassers über die positiven Elektrode 37 gestattet es zudem, dieses Wasser einer oxidierenden Umgebung mit bakterizider Wirkung auszusetzen, die aus der Nähe dieser Elektrode resultiert. Man vermeidet auf diese Weise eine antibakteriell wirkende Einrichtung.
Gemäß einer weiteren Besonderheit der Erfindung wird die Polarität des Gleichstroms, der an die Elektroden angelegt wird, periodisch mit einer geeigneten, regelmäßigen Frequenz invertiert. Diese Anordnung gestattet es, die Akkumulation von unlöslichen Stoffen durch aufeinanderfolgende Ausfällungen an der negativ polarisierten Elektrode und an den Membranen zu vermeiden.
Die positiven und negativen Halbperioden weisen vorzugsweise die gleiche Dauer auf, die an die Qualität des aufzubereitenden Wassers und hauptsächlich an seine Kalk- und Magnesiumhärte angepasst ist. Diese Dauer liegt vorzugsweise zwischen einigen Minuten und einigen zehn Minuten und vorzugsweise zwischen 2 und 10 Minuten. Auf die gleiche Weise sind die während der Halbperioden an das System abgegebenen Gleichstrommengen gleich. Diese Werte von Dauer und Strommenge werden so bestimmt, dass ein Kompromiss zwischen zu geringen Dauern/Strommengen, die die Ionentrennung des gereinigten Wassers schwierig machen, und zu langen Dauern/Strommengen erhalten wird, die die Ausbildung einer relativ dicken Stoffschicht durch Ausfällung auf den Elektroden bedingen, die dazu neigt, sich während der folgenden Halbperiode als Plättchen abzulösen, und damit die Kanäle, insbesondere 48, 48', der Elektrodialyseeinheit zu verstopfen.
Die Genauigkeit der Gleichheit der Dauern der Halbperioden und der an das System abgegebenen Gleichstrommengen sind vorteilhafterweise kleiner als 1% und vorzugsweise kleiner als 0,05%.
Diese Gleichheit der Dauer der positiven und negativen Halbperioden wird zum Beispiel durch einen sehr genauen, digitalen Zähler erreicht, der die Zählung der Dauer der Halbperioden nur während der Perioden durchführt, in denen die Elektrodialyseeinheit unter Spannung steht, wobei die Dauer der Halbperiode, die im Moment der vorhergehenden Unterspannungsetzung der Elektrodialyseeinheit beginnt, berücksichtigt wird.
Die Gleichheit der während der Polaritätshalbperioden an das System abgegebenen Gleichstrommengen erfordert die Verwendung einer Gleichstromversorgung, die eine konstante Stärke liefert, wobei diese Stärke in Abhängigkeit von Eigenschaften des aufzubereitenden Wassers und des aufbereiteten Durchsatzes eingestellt werden kann.
Diese Polaritätsumkehr bedingt die Verwendung des doppelten Zweiwegeelektroventils 15, 16, das in den 2 und 3 auftritt und das mit dem Eingang 49 des Kanals 48a und den in 5 gezeigten Ausgängen 34, 34' der Kanäle 62 und 63 verbunden wird.
Entsprechend der an die Elektroden angelegten Polarität findet sich das gereinigte Wasser entweder am Ausgang 34 oder am Ausgang 34'. Wenn das gereinigte Wasser sich am Ausgang 34 befindet, wird das Elektroventil 15 durch das Steuerorgan 9', 9" so betätigt, dass das gereinigte Wasser am Eingang in der Verbindungsleitung zwischen den zwei Elektroventilen 15, 16 anliegt, die mit dem Eingang 49 der Elektrodialyseeinheit 5 verbunden ist.
Parallel dazu gelangt das Brackwasser durch den Ausgang 34' zum Elektroventil 16, das durch das Steuerorgan 9', 9" so betätigt wird, dass es das Brackwasser zur Abflussleitung der Abwässer 8 leitet. Während der folgenden Halbperiode findet sich das gereinigte Wasser am Ausgang 34' ein und gelangt zu dem Elektroventil 16, das so betätigt wird, dass das gereinigte Wasser zum Eingang 49 geleitet wird, während das Brackwasser, das sich am Ausgang 34 einfindet, durch das Elektroventil 15 zur Abflussleitung 8 der Abwässer geleitet wird.
Vorteilhafterweise wird ein geringer Versatz zwischen den Betätigungszeitpunkten der Elektroventile 15 und 16 vorgesehen, um die Leitung, in der das Brackwasser durchlief und durch die das gereinigte Wasser treten wird, zu entleeren.
Die Polaritätsumkehr des Elektroden 37, 37' der Elektrodialyseeinheit ist natürlich nicht notwendig, wenn das aufzubereitende Wasser wenig hart ist oder zuvor weich gemacht wird. In diesem Fall kann die in 2 dargestellte Vorrichtung auf die in der 10 dargestellten Weise vereinfacht werden. In dieser Figur wurde das doppelte Elektroventil 15, 16 weggelassen. Der Ausgang 34' ist direkt mit der Abflussleitung 8 der Abwässer verbunden, während der Ausgang 34 direkt zum Eingang 49 zurückgeführt wird. In der Leitung stromaufwärts vom Filter 4 kann man ebenso das Elektroventil 14 durch einen Durchflussregler 71 ersetzen. Die ganze Vorrichtung wird durch ein Steuerorgan 90 gesteuert und mit elektrischer Energie versorgt.
Im Falle der in 1 dargestellten Vorrichtung kann man ebenso vorsehen, eine periodische Reinigung/Entkalkung mittels einer in den Speicher 1 eingeführten Dosis eines chemischen, sauren Nahrungsmittelstoffs durchzuführen.

Claims

Vorrichtung zur Reinigung von Haushalts- und öffentlichem Brauchwasser mit einer Elektrodialyseeinheit (5), die folgendes umfasst: – zwei Elektroden (37, 37'), die gegenüber voneinander angeordnet sind, und an denen eine Gleichspannung anliegt, um zwischen ihnen ein elektrisches Gleichfeld zu erzeugen; – eine Vielzahl von Ionentauschermembranen (44, 45), die zwischen den Elektroden angeordnet sind, wobei die einen (44) für positive Ionen selektiv und die anderen für negative Ionen (45) selektiv sind; – eine Vielzahl von Membrantrennrahmen (41), die jeweils zwischen zwei benachbarten Ionentauschermembranen (44, 45) angeordnet sind und den Durchtritt von aufzubereitendem Wasser auf die Oberfläche dieser zwei Membranen gestattet; – zwei Elektroden/Membran-Trennrahmen (40), die jeweils zwischen den zwei Elektroden (37, 37') und den benachbarten Ionentauschermembranen (44) angeordnet sind und den Durchtritt von Wasser entlang der Elektroden gestatten; – eine Leitung (61) zur Abgabe des aufzubereitenden Wassers in den Trennrahmen (41) und zwei Leitungen (62, 63) jeweils zur Entnahme von salzangereichertem Wasser und gereinigtem Wasser aus den Trennrahmen; – Mittel, um das aufzubereitende Wasser ausschließlich in die Trennrahmen (41) zwischen zwei Ionentauschermembranen zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodialyseeinheit (5) Mittel umfasst, um das gereinigte Wasser aus der Entnahmeleitung für gereinigtes Wassers in die Elektroden/Membran-Trennrahmen (40) zu leiten, bevor es zum Ausgang (33) der Elektrodialyseeinheit geleitet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (9, 9') umfasst, um die an die Elektroden (37, 37') angelegte Polarität umzukehren und um die Polaritätsumkehr periodisch so zu steuern, dass die jeweils abwechselnden Dauern der Halbperioden positiver Polarität und der Halbperioden negativer Polarität gleich sind und/oder dass die an das System während jeder Halbperiode abgegebenen Gleichstrommengen gleich sind, und Elektroventilmittel (15, 16), die bei jeder Halbperiode umgeschaltet werden, um das entnommene, salzangereicherte Wasser zum Ausgang (34) für salzangereichertes Wasser der Elektrodialyseeinheit (5) und das gereinigte Wasser in den Elektroden/Membran-Trennrahmen (40) und dann zu dem Ausgang (33) für gereinigtes Wasser der Elektrodialysevorrichtung zu lenken.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Polaritätshalbperioden zwischen einigen Minuten und einigen zehn Minuten und vorzugsweise zwischen 2 und 10 Minuten liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichheit der Dauer der Polaritätshalbperioden und/oder der an das System gelieferten Gleichstrommenge mit einer Genauigkeit von kleiner als ± 1% und vorzugsweise von kleiner als ± 0,05% erhalten wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Voraufbereitungseinheit (4) umfasst, die stromaufwärts von der Elektrodialyseeinheit (5) angeordnet ist und an die physikalisch-chemische Qualität des aufzubereitenden Wassers angepasst ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem kleinen Elektrohaushaltsgerät besteht, das in einem Gehäuse folgendes umfasst: einen Speicher (1) für aufzubereitendes Wasser bei Atmosphärendruck; eine mit dem Auslass des Speichers (1) verbundene Pumpe (3), um das aufzubereitende Wasser zu der Elektrodialyseeinheit (5) zu leiten; einen Speicher für gereinigtes Wasser (6) bei Atmosphärendruck, der mit dem Ausgang (33) für gereinigtes Wasser der Elektrodialyseeinheit verbunden ist, und ein Organ (9) zur Steuerung und elektrischen Versorgung, um die Pumpe (3) und die Elektrodialyseeinheit (5) in Abhängigkeit von dem in dem Speicher (1) vorhandenen Pegel des aufzubereitenden Wassers zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher für gereinigtes Wasser (6) abnehmbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodialyseeinheit (5) über ein Elektroventil (14) mit einer Abgabeleitung (12) für Druckwasser verbunden ist, wobei der Ausgang (33) für gereinigtes Wasser der Elektrodialyseeinheit mit einem Druckspeicher (19) verbunden ist, der es gestattet, bei Bedarf Druckwasser abzugeben, wobei die Vorrichtung ein Steuerorgan (9') umfasst, das für die automatische Steuerung der Elektrodialyseeinheit (5) in Abhängigkeit von dem in der Leitung für gereinigtes Wasser erfassten Druck sorgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Trennrahmen (40, 41) die Form einer Platte mit einer Dicke kleiner als 1 mm aufweist, die einen sinusförmigen Ausschnitt in der Form einer Serpentine umfasst, um mit den Membranen (44, 45) oder der Elektrode (37, 37') und der Membran (45), zwischen denen sie gehalten wird, einen Kanal (48) zu begrenzen, an dessen Eingang das aufzubereitende Wasser injiziert wird, wobei die Form dieses Ausschnitts derart ist, dass er sich über den Großteil des Mittelteils des Trennrahmens erstreckt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodialyseeinheit (5) zwei Flansche (31, 31') umfasst, zwischen denen eine Vielzahl von Schichten eingespannt sind, die, ausgehend von jedem Flansch, aufeinanderfolgend aus einer Elektrode (37, 37'), einem Elektroden/Membran-Trennrahmen (40), einer für positive Ionen selektiven Tauschermembran (44), gefolgt von einer Vielzahl von Membrantrennrahmen (41) bestehen, die abwechselnd mit Membranen (44, 45) angeordnet sind, wobei die Gesamtheit dieser Membranen mit Bohrungen versehen sind, die so angeordnet sind, dass sie zumindest drei Kanäle begrenzen, nämlich einen Kanal (61) zur Abgabe des aufzubereitenden Wassers in die Membrantrennrahmen (41); einen Kanal (62) zur Rückgewinnung des Fluids am Ausgang der Membranrahmen (41), die zwischen einer für positive Ionen in einer ersten, zur Elektrodenebene senkrechten Richtung selektiven Membran und einer für negative Ionen in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung selektiven Membran angeordnet sind, und, einen Kanal (63) zur Rückgewinnung des Fluids am Ausgang der Membrantrennrahmen (41), die zwischen einer für negative Ionen in der ersten Richtung selektiven Membran und einer für positive Ionen in der zweiten Richtung selektiven Membran liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit der Schichten der Elektrodialyseeinheit (5), die zwischen den Flanschen (31, 31') liegen, außerdem Bohrungen (55a, 55b) umfasst, die so angeordnet sind, dass ein vierter Kanal (64) begrenzt wird, der es gestattet, die zwei Trennrahmen (40) für Elektroden und Membranen untereinander zu verbinden.