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Verfahren zur Durchführung von Fällungen aus verdünnten Lösungen,
insbesondere zur Aufbereitung von Wasser, in Rohrsystemen Es ist bereits bekannt,
die fortlaufende Enthärtung von Wasser in Röhrensystemen, z. B: in vertikalen Rohrschlangen,
durchzuführen, in welchen die die Härtebildner fällenden Chemikalien auf das Wasser
zur Einwirkung gebracht werden. Die Ausfällung der Härtebildner erfolgt somit in
dem Röhrensystem selber. Um eine Verschlammung des Systems zu vermeiden, ist es
erforderlich, daß das Wasser mit großer Geschwindigkeit durch die Röhren hindurchgeleitet
wird. Um den Schwierigkeiten einer trotzdem etwaig noch eintretenden Schlammansammlung
zu begegnen, ist es ferner bekannt, die Rohrbögen des Rohrsystems als Schlammablässe
mit entsprechenden Absperrhähnen auszubilden. Aber auch diese Maßnahme ist nicht
geeignet, in jedem Falle einen fortlaufenden Betrieb zu gewährleisten, da bei Schlammablagerung
das nachfließende, schlammhaltige Wasser die zur Absetzung gebrachten Schlammteilchen
zu einer kompakten Masse zusammendrückt, die nicht ohne weiteres durch das Ablaßorgan
-abgezogen -werden kann. Es ist daher von ausschlaggebender Bedeutung, eine Schlammansammlung
weitestgehend auszuschließen.
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Es wurde nun gefunden, daß eine solche Anreicherung an Feststoffen
in der Rohrkrümmung hauptsächlich auf eine ungleichmäßige Belastung der Anlage zurückzuführen
ist, da in diesem Falle das Wasser die-Rohrleitung mit unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeit
durchfließt. Gemäß der vorliegenden Erfindung soll nun zum Ausgleich etwaig fehlender
Mengen an zufließender Flüssigkeit ein entsprechender Anteil an bereits in Reaktion
gebrachter Flüssigkeit im Kreislauf geführt werden.
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Es ist bereits ein Verfahren zur Reinigung
von Wasser
durch gelöste Fällungsmittel bekannt, nach welchem die bei einer vorhergegangenen
Wasserreinigung erhaltenen dichten Niederschläge dem Rohwasser zugesetzt «erden.
In diesem Falle werden zwar wohl stets konstante Schlammengen zugeführt, jedoch
ist nicht vorgesehen, bei Unterbelastung etwa die schon gereinigten Flüssigkeitsmengen
zurückzuleiten. Bei einer Vorrichtung zur Beimischung von Schlamm aus dem unteren
Teil des Klärbehälters von Wasserreinigungsapparaten zu dem im oberen Teil eintretenden
Rohwasser ist sogar die zurückgeführte Wassermenge bei Unterbelastung geringer als
bei normaler Belastung. Auch die gelegentlich schon vorgeschlagene Rückführung von
Kesselwasser führt nicht zu dem mit der vorliegenden Erfindung angestrebten Erfolg,
da es hier ja im wesentlichen darauf ankommt, daß auch bei schwankendem Zufluß der
zu behandelnden Flüssigkeit die Strömungsgeschwindigkeit im Rohrsystem konstant
gehalten wird, indem in Zeiten der Unterbelastung jeweils ein solcher Mengenanteil
an bereits in Reaktion gebrachter Flüssigkeit zurückgeführt wird, der der fehlenden
Menge an in Reaktion zu bringender Flüssigkeit entspricht.
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Um bei etwaigen Betriebsstörungen, z. B. in der Kreislaufführung,
auftretende Schlammansammlungen leicht beseitigen zu können, Ca(H C 03)2 -f- Ca(011)2
= a Ca C 03 -f- 2 H= O, Mg (H C 0s)2 -f- Ca(OH)2 = Ca C 03 + IVIg C 03 + 2
H.0,
Mg C 0g -f- Ca (O H) 2 Mg (O H) 2 + Ca C 03 Die Ausflockungsanlagen
arbeiten mit verschiedenen Chemikalien, vorzugsweise Aluminiumsulfat, Aluminiumchlorid
oder Eisenverbindungen, manchmal auch unter Zusatz von Soda oder Trinatriumphosphat.
Diese Verfahren haben den Zweck, Verunreinigungen des Wassers, die durch normale
Sandfilter u. dgl. nicht zurückgehalten werden, auszuflocken und dadurch mechanisch
filtrierbar zu machen. Dies trifft insbesondere für den Gehalt an' organischen Substanzen
zu. Auch ölhaltige Wässer kann man auf diese Weise von Öl befreien.
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In die Rohwasserleitung i werden durch Leitung z die Chemikalien,
z. B. Kalk, Ätznatron, Aluminiumsulfat, eingeführt. In dem Röhrensystem 3 kommen
die Chemikalien mit dem zugeführten Rohwasser zur Reaktion, wobei die Fällungsprodukte
in dem Filter 4. zurückgehalten werden, so daß das vergütete Wasser durch die Leitung
5 seinem Verwendungszweck zugeführt werden kann. Zur Aufrechterhaltunz der notwendizen
Geempfiehlt es sich, auch für die Zuführungsmöglichkeit gasförmiger oder flüssiger
Treibmittel zu sorgen, mit deren Hilfe die Entfernung der Feststoffe bewirkt «-erden
könnte. Desgleichen wird man in den Schlammsammelräumen die Flüssigkeit nicht in
Richtung der sich absetzenden Massen, sondern in Richtung der Seitenwandung einleiten.
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Natürlich wird auch im vorliegenden Falle eine starke Reaktionsbeschleunigung
erzielt, wenn dem Kreislauf ausgefällte Reaktionsprodukte zusätzlich zugeführt werden.
So verläuft die Enthärtung von weichen Rohwässern wesentlich schneller, wenn in
der sin sich bekannten Weise Schlammteilchen in ganz oder teilweise umgesetztem
Zustand dein Rohwasser beigemischt werden.
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Der Gegenstand der Erfindung sei nach an zeichnerisch dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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In Abb. i ist eine Anlage für eine einstufige Wasservergütung dargestellt,
und zwar kann sowohl nach dein Fällungsprinzip als auch nach dem Ausflockungsprinzip
gearbeitet werden. Bei den nach dem Fällungsprinzip arbeitenden Kalkungsanlaggen
wird durch Zuführung von gelöschtem Kalk [Ca (0H)21 die vorübergehende (temporäre)
Härte des Wassers beseitigt, z. B. die Carbonathärte nach folgenden Gleichungen:
schwindigkeiten in dem Rohrsystem 3 bei schwankender Belastung in der Rohwasserleitung
i ist der Wasserkreislauf 6, 7, 8 im NTebenschluß erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehen.
Hierbei kann je nach Erfordernis das Kreislaufwasser durch die Leitung 6 vor dein
Filter oder durch die Leitung 6° nach dein Filter entnommen werden. Die Fördervorrichtung
7 ist in Form einer Pumpe gezeichnet, die aber auch durch eine injektorartig wirkende
Vorrichtung, z. B. mit Dampfantrieb, ersetzt werden kann, wobei gleichzeitig eine
gegebenenfalls nützliche Vorwärmung bewirkt wird. Die Druckleitung 8 der Pumpvorrichtung
wird in die Rohrleitung i zweckmäßig in Strömungsrichtung eingeführt. Auch diese
Einmündungsstelle 9 kann ebenfalls injektorartig ausgebildet sein. Dies ist besonders
in dein Fall nützlich, wenn sich durch Veränderungen der Rohwassereigenschaften,
z. B. eine geringere Härte. Geschwindigkeitsveränderungen im Rohrsystem 3 gegenüber
der Vorausberechnung als
notwendig erweisen sollten. Diese Geschwiniligkeitsveränderungen
können dann durch hruckänderungen in der Leitung 8 oder Ein-:tellung des Injektors9
vorgenommen werden.
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In sehr vielen Fällen wird es zweckmäßig :ein. die Einstellung des
Kreislaufstromes selbsttätig zu gestalten. Zu diesem Zwecke wird die Druckdifferenz
an einer Staurandnteßstelle io des Rohrsystems 3 oder der Druckunterschied zwischen
zwei in zweckmäßigem Abstand voneinander liegenden "unkten des Rohrsystems 3, welch
beide Meßinethoden ein Maß für die durchströmende Flüssigkeit bilden, durch eine
Leitung oder ;:@vei Leitungen i i auf eine Regelvorrichtung 12 in der Druckleitung
8 übertragen und hierdurch ein Mehr oder Weniger an Teilstrom-Ilüssigkeit dem Rohrsystem
3 zugeführt. Durch (las Zuführungsorgan 18 können bei Betriebsstörungen gasförmige
oder flüssige Treibmittel zugeleitet werden, die eine schnelle Ableitung der im
Schlammsammelhehälter 19 etwa sich ansammelnden Schlammiiiassen bewirken.
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Die Einführung der Reaktionsflüssigkeit iml Schlammsammelbehälter
erfolgt, wie aus Abb. i ersichtlich, in Richtung der Seitenwandung des Schlammsammelbehälters,
um rin Zusammendrücken der Festteilchen zu einer kompakten Masse zu verhindern.
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Wenn eine-Wasservergütung in mehreren Stufen vorgenommen werden maß,
so kann die Ausführung der Erfindung beispielsweise nach Abb. 2 in die Praxis umgesetzt
werden. hier ist eine zweistufige Bauart dargestellt mit zwei Pumpvorrichtungen.
Zweistufige Verfahren sind z. B. notwendig bei der Entölung von ölhaltigen Wässern.
In der ersten Stufe würde z. B. Aluminiumsulfat und Trinatriumphosphat zugeführt,
dabei wird noch in saurer Lösung gearbeitet, und erst in der zweiten Stufe werden
weitere Mengen Alkali, z. B. Soda oder Trinatriumphosphat, bis zur alkalischen Reaktion
zugeführt, so daß (fieses Wasser, z. B. für Kesselspeisung, nach vorheriger Filterung
brauchbar wird. Eine dritte Stufe, z. B. die Zuführung von Natriumsulfit zwecks
chemischer Entgasung; könnte sich ohne weiteres anschließen.
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In --1bb. z werden die für die Reaktionsstufe I erforderlichen Chemikalien
durch die lufüliruilgsleitung 2 der Rohwasserleitung i zugeführt. Bei der Enthärtung
von Kesselspeisewasser ist die Trennung in eine Voriiu<1 \achenthärtungsstufe,
die mit Trimitriumphosphat arbeitet. deswegen besonders wichtig, weil letzteres
Reagenz sich mit Fällullgsprodukten der Vorstufe, die z. B. finit _\tznatron arbeitet,
verbindet und dadurch ein \lehr voll Trinatriumphosphat für die Enthärtung verbraucht
wir(-. Wie aus Abb.2 ersichtlich, endet das Rohrsystem 3, das beliebig, beispielsweise
auch als zylindrisches Schraubenrohr verlegt werden kann. in einem Abscheidebehälter
4. Hierbei wird zweckmäßig die Rohreinführung so getroffen, daß sich die Fällungsprodukte
mechanisch abscheiden und durch Leitung 5 kontinuierlich oder periodisch ins Freie
abgelassen werden können. Die Rücklaufführung 6. i und 8 geschieht in der gleichen
Weise wie in Abb. i. An der Stelle 9 tritt vier Kreislaufstrom in das Rohrsystem
3 ein. Die Zeichen io, i i und 12 stellen eine selbsttätige Kreislaufsteuerung dar.
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Der Stufe II des Wasservergütungssystems wird durch Rohrleitung 13
(las entsprechende Chemikaliengemisch zugeführt. Der Flüssigkeitsstrom fließt über
Rohrsystem 3a dem Abscheidebehälter.4.a zu und über Rohrleitung 15 zur Filtervorrichtung
16, aus der er durch Leitung 17 für die Weiterverwendung entnommen wird. In vielen
Fällen kann der Abscheidebehälter 4.a entfallen. Dies wird auch häufig für die gesamte
Kreislauffüllrang 6a, 7a und 8a der Fall sein, wenn in diesem System keine großen
Mengen an Feststoffen die Ursache zu Verstopfungen bilden können, insbesondere also
dann, wenn das Filter 16 die Aufgabe einer 'Nachreaktion und gleichzeitigen Filterung
mit übernehmen kann. Jedoch wird sich dann die Zwischenschaltung eines Filters zwischen
den beiden Stufen I und II als notwendig erweisen.
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Natürlich kann die Erfindung in all den anderen Fällen mit Vorteil
Anwendung finden, in denen Fällungen aus verdünnten Lösungen vorgenommen werden,
wenn gleichzeitig dabei die Gefahr besteht, daß bei unterschiedlicher Belastung
des Reaktionssystems eine Schlammansammlung in der Apparatur stattfinden kann.