-
Einrichtung zum mengenverhältnisgleichen Zuspeisen von Chemikalien
zu strömenden Flüssigkeiten @iegenstancl der Erfindung bildet ein Verfahren zurrt
mcngenverh;iltnisgleichen Zuspeisen von Chetnikalietr zu striirneuden Flüssigkeiten
sowie Einriclrttrrrgetr zur l>urchführung dieses Verfahrens.
-
Für die n;engrn@erhältnisgleiche Zuspeisung von Cltemikaliett zu strinnen<len
l@lüssigkeiten, die insfür tlir ccrschiedenctr Zwecke der Wasser-
-
Itehanclhrng von I@edeutung ist, sind bereits verschiedette @-@rscltl:ige
f;emacht worden. Dieseliren laufen ettt@@ cdcr darauf hinaus, der strömenden Flüssi@rk@it
in .11rh:ingigheit von ihrer Durchflußntengc clic Cltcmikalien irrtermittierend
zuzusetzen Oder- die l'lremil;alien in flüssiger 1)zw. gelöster Form der l@ lüssigkcit
nach dein Verdrängungsprinzip kontinuierlich zuzusetzen. Die intermittierende Zugabe
erfolgt irr der "'eise daß die Durchflußmengedermit den Chemikalien zrt versetzenden
Flüssigkeit mit Hilfe eines Durchflußmengenmessers gemessen und der Meßapparat derart
eingerichtet wird, daß er, nachdem in einem bestimmten Zeitraum eine vorherbestimmte
wasserrnenge durch denselben hindurchgeströmt ist, eine Zuspeiseinrichtung in Tätigkeit
setzt, welche dann eine vorherbestimmte Menge von Chemikalien zuspeist. Auf solche
weise lassen sich, über längere Zeiträume hinweg verteilt, Chemikalien zu strömenden
Flüssigkeiten auch in kleinen Dosierungsmengen mit großer Genauigkeit zuspeisen.
Kin großer Nachteil eitles solchen Vorgehens
besteht jedoch darin,
daß dabei innerhalb der einzelnen Zuspeistingsperioden als solcher jeweils eine
kürzere Überdosierungssttife und eine längere Unterdosierungsstufe mit allen sich
daraus ergebenden Benachteiligungen in Kauf genommen «-erden muß. da bei einer solchen
intermittierenden Zugabe auf einmal eine größere Chemikalienmenge zugegeben wird,
und diese damit im Überschuß auf die mit ihr zu versetzende Flüssigkeit trifft,
während dann erhebliche Mengen der letzteren keine Chemikalienzugabe erhalten bzw.
bezüglich einer solchen auf Mischungs- und innerhalb des Flüssigkeitsstromes angewiesen
sind. Dies' führt z. B. dann, wenn Wasser, das gelöste Carbonate enthält, mit Schwefelsäure
oder Salzsäure versetzt werden soll, um diese Carbonate in Sulfate oder Chloride
umzuwandeln, dazu, daß einesteils Wasser erhalten wird, das freie Säure enthält
und dadurch stark korrodierend wird, und anderenteils Wasser vorliegt, das noch
wesentliche Dlengen Carbonate enthält. Umgekehrt hat eine kontinuierliche Zugabe
wiederum den Nachteil, daß es außerordentlich schwierig ist, so geringe Chemikalienmengen,
wie sie beispielsweise bei einer solchen Sätireztigal>e zu Wasser in Betracht kommen,
in einen kontinuierlichen, verhältnisgleichen Strom zu Wasser hinzuzufügen, insbesondere
dann, wenn dasselbe wechselnde Durchflußgeschwindigl<eiten besitzt. Außerdem
besitzt eine kontinuierliche Zugale nach dem Verdrängungsprinzip gemäß den bisher
bekanntgewordenen Vorschlägen den großen -Nachteil, daß dabei das Dosierungsgefäß
in bestimmten Zeitabständen immer wieder von neuem finit Chemikalien gefüllt werden
muß. Hierzu muß die Verdrängungsflüssigkeit abgelassen und anschließend neue Chemikalienlösung
eingefüllt werden. Dies bedeutet aber, daß für diese Zeit <las Wasser keinen
Chemikalienzusatz erhält oder daß man die gesamte Einrichtung mit zwei parallel
geschalteten Verdrängungsgefäßen ausstatten muß, die dann wechselweise in Betrieb
genommen und nachgefüllt werden können.
-
Gemäß der Erfindung gelingt es nun, alle diese Nachteile und Schwierigkeiten
zu umgehen und ohne die Gefahr einer unerwünschten Über- und
-
seits Flüssigkeit aus dem lfiscbliehülter L'titerclosiertittg und
ohne (las Erfordernis doppel-
-
ter, abwechselnd arbeitender Einrichtungen auch kleinste Mengen Chemikalien
auch bei wechselnden Str<itnungsgeschwindigkeiten bzw. Durchflußmengell der mit
den Chemikalien zu versetzenden Flüssigkeit zu strömenden Flüssigkeiten zuzuspeisen.
Dies gelingt unter Verwendung eines Durchflußmengenmessers und einer durch denselben
gesteuerten Dosie.rungseinriohtung gemäß der Erfindung dadurch, daß zwischen dem
Mengenmesser und einer Drosselvorrichtung ein Teilstrom abgezweigt, dieser durch
einen geschlossenen Mischbehälter geführt und nach der Drosselvorrichtung wieder
in den Hauptflüssi.gkeitsstrom zurückgeführt wird und dem Mischbehälter eine verdünnte
flüssige Aufbereitung des zuzuspeisenden Chemikals aus einem N"erciilnnuiigs1>eliälter
zugeführt wird, in den einer-und andererseits das zuzuspeisende Cliemikal mit Hilfe
einer von dem Durchflußinengenmesser gesteuerten Dosierungseinrichtung intermittierend
zugeführt wird.
-
Alle näheren Einzelheiten dieses erfindungsgemäßen Verfahrens und
der seiner Durchführung dienenden Einrichtungen werden im nachstehenden an Hand
der Zeichnung, Nvelche eitre solche Einrichtung im Aufriß, teilweise ini Schnitt,
schematisch wiedergibt, an dem Beispiel der Zuspeisung von Schwefelsäure zu Wasser
im einzelnen erläutert, wenn naturgemäß ein gleiches Vorgehen auch bei der Zuspeisung
anderer Chemikalien zu gleichen oder anderen Flüssigkeiten Platz greifen kann.
-
Gemäß der Zeichnung ist ein Durchflußmengenmesser i in der Rohrleitung
2 angeordnet, in welcher das zu behandelnde Wasser gefördert wird. Der -Messer i
hat eine Welle 3, die mit einem Exzenterstift 4 versehen ist. Ein Schivelikarm 5,
welcher einen Dreipunktquecksilberschalter 6 trägt, ist bei 7 an dem Gehäuse des
Messers i vermittels eines Drehzapfens schwenkbar gelagert. Der Schwenkarm 5 hat
einen Schlitz 8, in welchem der Stift 4 gleiten kann. Der nuecksilbersclialter 6
hat Anschlußklemmen 9, io und i t. Die Welle 3 dreht sich mit einer Geschwindigkeit
proportional zu der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers, so daß der Stift ,4 den
Arm 5 vor- und rückwärts schwingen läßt und so .das Quecksilber des Schalters abwechselnd
eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlußpunkten 9 und io sowie deti Anschlußpunkten
io und i i herstellen läßt, nachdem in dein jeweiligen Zeitabschnitt eine vorlierbestinitnteN,\'assermenge
den Messer i durchströmt hat.
-
Ein Vorratsbehälter 12 für konzentrierte Säure ist mit einer Meßpumpe
13 der in den amerikanischen Patenten 1 678 766 und 1 720 999
Volt C a w 1 e y beschriebenen =\rt ausgestattet. Ein elektrischer Motor 14 läßt
finit llbertragung durch die Kupplung 15, den Geschwindigkeitsvertnin:derer 16,
die Welle 17 und die Kegelräder i8 die 1-leßpumpe 13 umlaufen. Der Behälter 12 hat
eine Rinne i9, durch welche die aus dein l@eliälter 12 durch die Pumpe 13 gellal)etle
Säure durch den Trichter 20 und das Rohr 21 in den Mienen Verdütintingsl>el1ältCr
22 abgeführt wird.
-
Eine Schnecke 23 auf der Welle 17 treibt <las Schneckenrad 24 an,
das mit einem lsxzenterstift, 25 ausgestattet ist, welcher in dem Schlitz 26 eines
Schwenkarmes 27 gleitet, der bei
28 vermittels eines Drehzapfens schwenkbar
gelagert ist. Ein Dreipunktquecksilberschalter 29 finit @tischluß- 1 klemmen 30,
31 und 32 ist an (lein Schwenkarm 27 befestigt. Bei Drehung des Sclineckenracles
24 wird der Schwenkarm 27 vor- und zurückgekippt, so daß die elektrische Verbindung
in dem Schalter 29 abwechselnd zwischen den \iischlußklellinien
30 und 31
sowie den .Anschlußkleinntell 31 tilld 32 hergestellt wird, nachdem jeweils (lie
1't"nl)c 13 eine vorherbestimmte Anzahl von Umdrehungen getnacht hat oder, mit anderen
Worten gesagt, eine vorherbestimtnte Menge Sätire altgemessen und alt-Crefiihrt
hat.
Strom fließt, dem Rauminhalt des Mischbehält.- rs 41 48 1 entspricht,
und zwar unabhängig davon, mit welcher Strömungsgeschwindigkeit das Wasser durch
die Rohrleitung 2 fließt. Bei dem maximalen Durchfluß von 4oo 1 in der Minute wird
Säure jede Minute zugegeben; der Nebenstrom beträgt dann 121 in der Minute, so daß
es 4 Minuten oder vier Zuspeisungszyklen bedarf, um die 48 1 in dem Behälter 41
zu verschieben. Bei einem Durchfluß von 200 1 in der 'Minute durch das Rohr 2 wird
Säure alle 2 'Minuten zugespeist; der Nebenstromfluß beträgt dann 61 in der Minute,
so daß es in diesem Fall 8 Minuten, aber auch wieder vier Zuspeisungszyklen bedarf,
um den Inhalt des Behälters 41 zu verschieben.
-
Aus alledem folgt, daß die Säurekonzentration in dem Behälter 41 mit
sich ändernden Durchflußgeschwindigkeiten nicht schwankt, wenn auch zyklische Konzentrationsänderungen
während jedes Zuspeisungszyklus auftreten. Wenn jede Säuremenge in einem Augenblick
in den Behälter 41 eingeführt würde, dann würden sich i21 Wasser des Nehenstromflusses
mit den 481 verdünnter Säure in dem Behälter mischen, bevor die nächste Zuspeisung
erfolgt, mit anderen `''orten gesagt, würde eine Verminderung der Säurekonzentration
um etwa 20 % gegenüber deren Maximum auftreten. In Wirklichkeit ist jedoch diese
Änderung geringer, und zwar auf Grund der Verschiebungswirkung des `'erdiinntings1,ieliälters
22. Auf diese Weise schwankt lief den in dem obigen Beispiel gegebenen Bedingungen
die Konzentration der verdünnten Säure, welche durch das Rohr 43 strömt, um zu dem
Wasser in dem Rohr 2 zu gelangen, nur um weniger als 1o % nach oben und unten gegenüber
denn Durchschnitt, wobei diese Schwankungen einer sinusartigen Kurve in Zyklen,
die in ihrer Dauer den Zuspeisungszyklen gleichen, entsprechen. Dies ist für die
meisten praktischen Zwecke genügend genau, wenn auch die Schwankungen in der Einheitlichkeit
der Behandlung natürlich so klein, wie jeweils ge,#%-ünscht, gestaltet werden können,
und zwar durch @'er@rößerung der Abfallperiode in dein Behälter 41 in hezug auf
die Zuspeisungszyklen. Dies wird dadurch erreicht, daß man weniger Säure häufiger
zuspeist, daß man den Nebenstromfluß verringert oder daß man den Rauminhalt des
Behälters 41 vergrößert.
-
Die Pumpe56 wird vorzugsweise .derart gewählt, daß sie eine Aufwärtsgeschwindigkeit
in dem Behälter 41 von nicht weniger als 8 1 in der Minute pro iooo cm' Querschnittsfläc'he
des Behälters aufrechterhält, um eine einheitliche Verteilung des Chemikals durch
den Behälter hindurch herbeizuführen. Säuren als auch Lösungen oder sonstige flüssige
Aufbereitungen von anderen Chemikalien, die in der Wasserbehandlung verwendet werden,
haben ein spezifisches Gewicht, das höher ist als das yon Wasser und neigen daher
dazu, sich in dem unteren Teil des Behälters anzusammeln und zu konzentrieren, wenn
nicht eine genügende Bewegung aufrechterhalten wird. Es wurde gefunden, daß Säure
die Neigung hat, sich in dem unteren Teil des Behälters zu sammeln, wenn die Aufwärtsgeschwindigkeit
in (lern Behälter so gering ist wie 6 1 in der Minute pro iooo cn1=. In dem obigen
Beispiel beträgt die Aufwärtsgeschwindigkeit in dem Behälter 45 20 1 in der Minute
pro iooo cm= bei maximaler Durchflußgeschwindigkeit durch das Rohr 2, und zwar 8
1 auf Grund der Pumpe 56 und 12 1 auf Grund des Nebenstromflusses. Sogar dann, wenn
der Durchfluß durch das Rohr 2 und demzufolge auch .der Nebenstrotlfluß auf einen
geringen Bruchteil des Maximums fällt, sorgt doch noch der Pumpenumlauf für eine
einheitliche -Mischung in dem Behälter 41. So dient die Pumpe einem zweifachen Zweck:
Sie pumpt das Chemikal in das Drucksystem und bewirkt zu gleicher Zeit Bewegung
und Mischung bei allen Strörnungsgeschwindigkeiten, ohne daß hierfür irgendeine
besondere Bewegungseinrichtung notwendig wäre.
-
Die Durchtrittsplatte 44, gezeigt in Rohr 42, könnte eben,sogut in
.dem Rohr 43 angeordnet werden soweit, was die Erfüllung seiner Funktion anbetrifft,
aber da das Rohr 42 Wasser fördert und das Rohr 43 verdünnte Säure fördert, ist
die Anordnung in dem Rohr 42 vorzuziehen.
-
Wenn auch die vorliegende Erfindung mit besonderem Bezug auf die Zuspeisung
von Säure beschrieben worden ist, so ist sie natürlich in gleicher Weise auch für
die einheitliche Einspeisung von flüssigen Aufbereitungen irgendwelcher anderen
in flüssiger und/oder fester Form intermittierend zugesetzter Chemikalien geeignet,
wie sie insbesondere in der Wasserbehandlung verwendet werden. Bei der Zuspeisung
von Schwefelsäure müssen alle die Elemente, die mit konzentrierter oder verdünnter
Säure in Berührung kommen, aus einem geeigneten korrosionsfesten Material, wie z.
B. Blei oder verbleitem Stahl oder Eisen, hergestellt werden.
-
Wie in der Zeichnung dargestellt, endet das Röhr 49 in den Behälter
41 an dessen Kopfende, so daß es als ein Entlüfter wirkt. Auf diese Weise wird jegliche
Luft, welche sich etwa in dem oberen Teil des Behälters sammelt, nach der Außenatmosphäre
durch das Rohr 49 abgeführt und kann nicht in die Hauptrohrleitung 2 gelangen.
-
Die Durchtrittsplatten 38 und 44 können auch durch andere Drosselungseleniente,
wie z. B. Düsen, einstellbare Drosselklappen od. dgl., ersetzt werden.