DE855239C

DE855239C - Verfahren zur Durchfuehrung von Faellungsreaktionen in verduennten Loesungen, insbesondere bei der Wasseraufbereitung

Info

Publication number: DE855239C
Application number: DEF1528D
Authority: DE
Inventors: Emil Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1944-01-11
Filing date: 1944-01-11
Publication date: 1952-11-10

Description

Verfahren zur Durchführung von Fällungsreaktionen in verdünnten Lösungen, insbesondere bei der Wasseraufbereitung Bei Wasseraufbereitungsanlagen, bei welchen die Beseitigung der Carbonathärte durch Kalk vorgenommen wird, sind Schnellverfahren bekanntgeworden, die gegenüber den früher gebräuchlichen Arbeitsweisen große Vorteile aufweisen. Während man früher die Entkalkung derart vornahm, daß man durch Zusatz von Kalk in Form von gesättigtem Kalkwasser oder von Kalkmilch Carbonathärtebildner als amorphes Calciumcarbonat schlammförmig ausfällte, gelingt jetzt die Ausscheidung in kristalliner Form, und zwar durch Einführung von Kristallisationskeimen. Dabei wachsen die Kristalle zu runden harten Körnern, die jedoch erfahrungsgemäß nur eine Größe von 4 bis 5 mm ¢) erreichen dürfen, um die Wirkung der Anlage nicht zu beeinträchtigen. weben dem Vorteil einer geringeren Größenbemessung der Anlagen bedeutet der Fortfall des Schlammanfalles eine erhebliche Erleichterung des Betriebes. Voraussetzung für den gewünschten Ablauf einer solchen Arbeitsweise ist jedoch das Vorhandensein einer ausreichenden Menge an Kristallisationskeimen in der Flüssigkeit, an die sich der frisch ausgefällte kohlensaure Kalk anlagern kann. Deren Teilehengröße darf infolgedessen auch ein bestimmtes Maß nicht überschreiten.
Infolge des von unten beginnenden und nach oben hin fortschreitenden Reaktionsablaufes werden sich in dem Reaktionsbehälter verschiedene Wasser- schichten bilden, welche, von unten nach oben betrachtet, größere, kleinere und kleinste Körner bzw.
Kristallisationskerne enthalten. Nach einer gewissen Betriebszeit nimmt die Körnchengröße in den einzelnen Schichten zu, bis nach einiger Zeit ein großer Teil des Reaktors, von unten her anfangend, mit ausgewachsenen Körnern angefüllt ist, welche die Wirkung der Entkalkung beeinträchtigen, da mangels kleinerer Kristallisationskerne die Ankristallisierung entfällt und eine Schlammbildung eintritt, ähnlich wie bei den alten Entkalkungsanlagen.
Man muß also rechtzeitig jetzt den Betrieb unterbrechen und die ausgewachsenen CaCO3-Körner entfernen und neue Kristallisationskerne, z. B.
Calciumcarbonatsplitter in die Anlage hineinbringen, wodurch Betriebsstörungen eintreten. Diese Betriebsunterbrechungen dauern um so länger, je mehr man bemüht ist, die einzelnen Betriebsperioden in die Länge zu ziehen, da es in diesem Falle leicht zu einem Festbacken der Körner infolge ihrer Verschlammung durch die dann einsetzende schlammartige Ausfällung des kdhlensauren Kalkes kommt. Man ist daher gezwungen, um bei fortlaufendem Bedarf an entkalktem Wasser einen kontinuierlichen Betrieb aufrechtzuerhalten, eine Reserveanlage bereitzustellen oder zumindestens Reservewasserbehälter für die Aufspeicherung entkalkten Wassers für die Zeit der Betriebsunterbrechung vorzusehen. Erfindungsgemäß werden diese Nachteile vermieden und insbesondere ein fortlaufender Betrieb der neuen Schnellentkalkungsanlage dadurch erreicht, daß die sich bildenden festen Reaktionskristalle, nachdem sie eine gewisse Teilchengröße erreicht haben, im Reaktionsbehälter selber oder in einer dem Behälter zugeordneten Nel>enschlußleitung zerkleinert werden und dann in dieser zerkleinerten Form im ersteren Falle in dem Reaktionsraum verbleiben oder im zweiten Falle dem Reaktionsbehälter zwangsläufig wieder zufließen und so als Kristallisationskeime bei der Ausfällung neuer Mengen von kohlensaurem Kalk wieder dienen.
In der Zeichnung wird die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In Al>l). I ist der Reaktionsraum in Form eines sogenannten Spitzreaktors dargestellt und mit I bezeichnet. Diesem Behälter fließt das zu entkalkende Rohwasser durch Leitung 2 zu. In diese Leitung 2 kann der zur Fällung benötigte Kalk z. B. in Form von Kalkmilch durch Leitung 3 eingeleitet werden.
Man kann auch durch eine besondere Leitung 3a von außen das Fällungreagens zuführen. In dem Spitzreaktor I, dessen räumliche Abmessungen der jeweiligen Leistung der Anlage angepaßt sind, reagiert infolge der Flüssigkeitswirbelung in der Reaktorspitze der Kalk sehr schnell in der Gegenwart von Kristallisationskernen mit den Kalkhärtebildern des Rohwassers, wobei sich die Calciumcarbonatkristalle an die Kerne anlagern und zu Körnern wachsen. Nachdem eine Teilchengröße von 4 bis 5 mm # erreicht ist, sinken die Kristalle ab und verlieren ihre Eigenschaften als Kristallisationskeime für die weiteren noch auszuscheidenden Alengen an kohlensaurem Kalk. Um stets die Anwesenheit ausreichender Mengen an geeigneten Kristallisationskernen ohne jede 13etriebsunterl)rechung zu erzielen, wird erfindungsgemäß an geeigneter Stelle des Spitzreaktors I eine Zerkleinerungsvorrichtung 4 eingebaut, die durch einen Antrieb 5 zeitweise oder dauernd in Betrieb ist. Diese Zerkleinerungsvorrichtung zerbricht einen Teil der voll ausgewachsenen Calciumcarbonatkörner in kleine Splitter, die als Kristallisationskerne wieder benutzt werden. In Ahb. 2 ist eine Draufsicht auf eine geeignete Zerkleinerungsvorrichtung gezeichnet.
I ist ein Querschnitt durch den Spitzreaktorkonus, 4 das Walzenpaar, das, wie gezeichnet, einen verhältnismäßig geringen Teil des Querschnittes im Reaktotkonus einnimmt, und zwar um den Wasserstrom und damit die Reaktion in dem Reaktor nicht zu beeinträchtigen und ferner um den ständigen Zuzug von neuen Kristallisationskernen zu gewährleisten. Der Motor 5 nimmt eine Walze 4a und über die Zahnräder 6 und 7 kraftschlüssig eine zweite Welle 4b mit, die in entgegengesetzter Richtung zur Walze 4a umläuft. Hierdurch wird eine brecherartige Wirkung erzielt. Die Walzenoberfläche wird man zweckmäßig derart ausbilden, daß man eine möglichst gute Zerkleinerungswirkung erzielt. Die wasserdichte Durchführung der Wellen durch den Reaktorkonus geschieht mittels entsprechender Stopfbuchsen 8 und 9. Die Arusl)ildungldes Granulators kann auch in jeder anderen Weise geschehen.
Man kann dabei auch die Einrichtung so treffen, daß der Abstand der Brecherwalzen verstellhar ist, um die Korngröße der Kristallisationskeime nach Wunsch und Bedarf einstellen zu können. Hahen die Körner in dem Reaktionsl>ellälter eine bestimmte Hclhe erreicht, so wird an dieser Stelle ein Teilstrom über Leitung 1 1 zeitweilig oder auch kontiunierlich abgezogen. Um hierbei Wasserverluste zu vermeiden, kann man sich vorteilhaft einer Schleuse hedienen. Das mit den J'eststoffen mitgtführte Wasser kann nach seiner Ahtrennung von den Feststoffen dem Reaktionsl)ehcilter wieder zugeführt werden, wie auch aus Abb. I ersichtlich ist. Danach werden die abzuführenden Reaktionsprodukte über Leitung 11, Absperrvorrichtung 6, Auffangbehälter 7 mit Verschlüssen 8 und 9 für die Reinigung und die Leitung 12 ausgetragen. Im normalen Betrieb sind die Öffnungen 8, g und die Leitung 12 verschlossen, so daß die Flüssigkeit mit den Reaktionskörnern über Ahschlußvorrichtung 6 in den Behälter 7 strömt.
Durch die Siehvorrichtung 14 wird der Abfluß der Körner. verhindert, nicht aber der Durchfluß der mitgerissenen Flüssigkeit, welche über Leitung I3 und Fördervorrichtung 15 dem Reaktionsbehälter wieder zugeführt wird. Diese Vorrichtung 15 wirkt als Injektor, der seinen Antriel) durch die Flüssigkeitsleitung 2 erhält. Sollen die Reaktionsprodukte entfernt werden, so wird man die Absperrvorrichtungen 6 und I6 verschließen und Absperrvorrichtung I7 in Leitung 12 öffnen und sich nötigenfalls noch der Reinigungsmöglichkeiten durch die Verschlüsse 8 und 9 bedienen. Da dieses Ausschleusen der Reaktionskörner nur wenige Alinuten in Anspruch nimmt, in welcher Zeit sich nur wenige neue abführfähige Körner gebildet haben, die sich in dem Reaktorkonus speichern können, ist damit auch ein kontinuierlicher Betrieb hinsichtlich der Abführung der sich bildenden Reaktionsprodukte gewährleistet.
Wenn auch bereits durch die Bauart der Zerkleinenerungsvorrichtung, wie sie in abb. 1 dargestellt wurde, für eine möglichst geringe Störung des Durchflusses gesorgt wird, worauf in der Beschreibung bereits hingeweisen wurde, so kann es in manchen Fällen doch zweckmäßig sein, diese Vorrichtung außerhalb des Reaktors anzuordnen.
So wird nach Abb. 3 die Zerkleinerung der Körner in einer Nebenschlußleitung 18 vorgenommen, deren beide Enden in den Reaktionsbehälter 1 münden und in welcher die in abb. 1 schon dargestellte Zerkleinerungsvoorrichtung 4 angeordnet ist. Die Abführung der Reaktionsprodukte geschieht wieder durch Leitung 11 mit Absperrvorrichtung 6. In dieser Zeichnung ist die Verbesserung dieser Abführung durch eine schleuse der einfachen Darstellung halber nicht mehr eingezeichnet. Es ist natürlich ohne weiteres möglich, auch eine andere Fördervorrichtung für den Granulatorkreislauf, z. B. eine Pumpe, zu verwenden. Auch kann als Zerklemerungsvorrichtung eine Zahnradpumpe verwendet werden, die gleichzeitig fördert und zerkleinert. Es läßt sich auch unmittelbar auf der Welle der Zerkleinerungsvorrichtung ein Föderrad im Wasserstrom liegend anbringen.
Zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Strömungsgeschwindigkeit kann man l)ei Unterbelastung einen Teil des ausreagierten Wassers im Kreislauf führen. In Abb. 3 ist die Leitung für die ausreagierte Flüssigkeit mit 10 bezeichnet. Diese Flüssigkeit fließt über Filter 20 und Leitung 21 der Verwendungsstelle zu. Der zum Ausgleich der fehlenden Flüssigkeitsmenge bei Unterbelastung dienende rückgeführte Teilstrom fließt über Leitung 22, Pumpe 23, der Rohrwasserleitung zu, wobei die Menge des zurückfließenden Wassers in Abhängigkeit von dem Rohwasserhauptstrom von der Regelvorrichtung 26 bestimmt wird, die ihrerseits wieder durch einen vom Rohwasserhauptstrom abgängigen Impulsgeber 24 über Leitung 25 gesteuert wird. Es ist zweckmäßig, auch die in der besonderen Auffangvorrichtung von den Feststoffen abgetrennten Wassermengen über diese Kreislaufeinrichtung in den Reaktionsbehälter zurückzuführen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Verfahren zur Durchführung von Fällungsreaktionen in verdünnten Lösungen, insbesondere bei der Wasseraufbereitung mittels Kalk, dadurch gekennzeichnet, daß die sich bildenden festen Reaktionskristalle, nachdem sie eine gerisse Teilchengröße erreicht haben, entweder im Reaktionsbehälter selber oder in einer dem Behälter zugeordneten Nebenschlußleitung zerkleinert werden und dann in dieser zerkleinerten Form im ersten Falle im Reaktionsraum verbleiben oder im zeiten Falle zwangsläufig dem Behälter wieder zufließen und so als Kristallisationskeime bei der Ausfällung von frischen Mengen von kohlensaurem Kalk wieder dienen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zweckmäßigen Höhe des Reaktors eine Abführungseinrichtung für den kontinuierlichen Abfluß der Reaktionsprodukte vorgesehen wird, so daß hierdurch ein kontinuierlicher Betrieb nicht nur für den Reaktionsvorgang, sondern auch für den Abfluß der Reaktionsprodukte ermöglicht wird.
3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in bestimmter Höhe des Reaktionsl>ehälters ein Teilstrom der die Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit entnommen wird und einem Auffangbehälter mit Siebverschluß zugeführt wird, in welchem eine Trennung der Feststoffe von der Flüssigkeit stattfindet und aus welcher unter vorübergehender Aufhebung der Verbindung mit den Reaktionsbehälter die sich ansammelnden Feststoffe von Zeit zu Zeit, jedoch ohne Betriebsunterbrechung des Reaktionssystems, ausgetragen werden.