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Verfahren zum Anzeigen und zur Regelung des Gehaltes an Chlor oder ähnlichen
Wasserreinigungsmitteln in strömendem Wasser oder Abwasser.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anzeigen und zur Regelung des Gehaltes an
Chlor oder ähnlichen Wasserreinigungsmitteln in strömendem Wasser oder Abwasser.
Bei der Regulierung der Zugabe von Chlor oder ähnlichen Wasserreinigungsmitteln zu strömendem Wasser oder Abwasser werden gewöhnlich Verfahren und Vorrichtungen benutzt, bei denen die Menge oder Strömungsgeschwindigkeit des Wassers oder Abwassers Regler beeinfluss, die ihrerseits wieder in direktem Verhältnis dazu die Dosierung des Zusatzes regeln, wenn es sich'darum handelt, das Mengenverhältnis zwischen dem Wasser oder dem Abwasser und dem Zusatz unabhängig von der Durchnussmenge des Wassers oder Abwassers konstant zu halten.
Es gibt aber auch zahlreiche Fälle, bei denen eine selbsttätige Regulierung des zuzusetzenden Chlors od. dgl. nicht einfach in direktem Mengenverhältnis vorgenommen werden kann, weil das Wasser oder Abwasser zu verschiedenen Zeiten, beispielsweise zu verschiedenen Tagesstunden eine wechselnde Zusammensetzung und damit beispielsweise ein wechselndes Absorptionsvermögen für Chlor haben kann. In diesen Fällen sind die oben beschriebenen Verfahren nicht geeignet.
Es wurde nun gefunden, dass zwischen zwei Elektroden, von denen die eine von dem unbehandelten Wasser oder Abwasser und die andere von dem behandelten Wasser oder Abwasser umspült wird, eine Spannung erzeugt wird, die so gross ist, dass sie zum Anzeigen und zur Registrierung des Gehaltes des Wassers oder Abwassers an Chlor od. dgl. benutzt und mit Vorteil sogar zur Steuerung eines Reglers für die Zufuhr des Wasserreinigungsmittels zum Wasser oder Abwasser verwendet werden kann.
Die Elektroden, die zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung verwendet werden können, bestehen aus geeigneten Stoffen verschiedenster Art. So kann man z. B.
Elektroden aus Metall beispielsweise Gold, Platin, Kupfer, Silber, Zink, Cobalt. Aluminium u. dgl. verwenden. Ebenso kann man aber auch Elektroden aus Kohle, Magnesit und anderen Materialien benutzen, die zur Herstellung von Elektroden für galvanische Elemente üblich sind. Besonders vorteilhaft ist das neue Verfahren dann0 wenn mindestens die von dem Wasser nach Zusatz des Chlors od. dgl. umspülte Elektrode, gegebenenfalls aber auch noch die andere Elektrode, aus einem Material besteht, das auf der positiven Seite einer elektrischen Spannungs reihe liegt, in der Wasserstoff gleich Null ist. Solche Stoffe sind beispielsweise Gold, Platin, Kupfer und Kohle. Dabei ist man nicht gezwungen, zwei Elektroden aus verschiedenem Material zu verwenden. Man erhält nämlich auch gute Ergebnisse, wenn man mit zwei Elektroden aus dem gleichen Material, beispielsweise Gold.
Platin oder Kupfer arbeitet, wobei es allerdings erforderlich ist, den Stromkreis nur periodisch zu schliessen, während man bei verschiedenen Elektroden mit einem dauernd geschlossenen Stromkreis arbeiten kann.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung können die Elektroden an entsprechenden Stellen der Hauptwasserleitung in das unbehandelte und das behandelte Wasser eintauchen. Sie sind also vor und nach der Zuführungsstelle des Chlors od. dgl. in die Hauptwasserleitung angeordnet. Da man dabei aber Elektrodenabstände von etwa 5-20 w oder mehr verwenden muss ist es vorteilhaft, die Elektroden mit ganz geringem Abstand
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voneinander in einer elektrolytischen Zelle anzuordnen, in der die eine Elektrode von dem behandelten und die andere Elektrode von dem unbehandelten Wasser umspült wird. Eine solche elektrolytische Zelle besteht z.
B. aus einem Gefäss mit Überlauf, in das Rohrleitungen, beispielsweise gläserne Rohrstücke, eintauchen, die mit Leitungen verbunden sind, die derart zur Hauptleitung führen, das einmal unbehandeltes und anderseits behandeltes Wasser der Zelle zugeführt wird. Die Elektroden sind dann in diesen Rohrstücken angeordnet. so dass ständig eine
Elektrode von behandeltem und die andere Elektrode von unbehandeltem Wasser umspült wird.
Diese beiden Wasserströme mischen sich dann in der Zelle und laufen durch den Überlauf ab.
Wenn man gemäss der Erfindung nicht nur den Gehalt des Wassers oder Abwassers an Chlor od. dgl. bestimmen will, sondern gleichzeitig eine selbsttätige Regelung der Zufuhr dieser Stoffe zum Wasser oder Abwasser in Abhängigkeit von ihrem jeweiligen Gehalt an diesen Stoffe, n herbeiführen Mill, empfiehlt es sich. das Galvanometer, das zur Messung des zwischen den beiden Elektroden erzeugten Stromes dient, zur Steuerung des Reglers für die Dosierung der Zufuhr von Chlor od. dgl. zu verwenden. Dieser Regler kann verschiedener Art sein. Er kann z. B. direkt den Austritt des Chlors od. dgl. aus dem Vorratsbehälter regeln oder indirekt in eine Leitung eines Hilfswasserstromes eingeschaltet sein. der zum Betriebe einer der üblichen Dosierungsanlagen für Chlor od. dgl. dient. Das Galvanometer ist vorteilhaft in eine Kompensationsschaltung, z.
B. nach Art der Wheatstoneschen Brücke, eingeschaltet, in der der Stromfluss derart kompensiert ist, dass der das Galvanometer enthaltende Teil der Schaltung stromlos ist, wenn beide Elektroden von unbehandeltem Wasser umspült werden. An Stelle der Einschaltung des Galvanometers in eine Kompensationsschaltung mit Wheatstoneseher Brücke kann man aber auch dem das Galvanometer aufweisenden Stromkreis einen Stromkreis eines galvanischen Elementes entgegenschalten, das die gleichen Elektroden mit unbehanddtem Wasser als Elektrolyt enthält.
Bei der Durchführung des neuen Verfahrens zur selbständigen Regelung der Zufuhr von Chlor od. dgl. zu strömendem Wasser oder Abwasser wird es in vielen Fällen zweckmässig sein, das zuzuführende Chlor od. dgl. dem Wasser in zwei Teilströmen zuzuleiten, von denen
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während der andere konstant bleibt.
In der Zeichnung sind in zwei Figuren zwei verschiedene Anlagen zur Durchführung des neuen Verfahrens schematisch dargestellt. Es zeigen :
Fig. 1 eine Anlage, bei der die Elektroden an entsprechenden Stellen im Hauptwasser- strom angeordnet sind,
Fig. 2 eine Anlage, bei der die Elektroden in einer elektrolytischen Zelle angeordnet
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gemäss geregelt wird.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des Verfahrens strömt das zu behandelnde Wasser von links nach rechts in einer Rohrleitung 1, der das Chlor, vorzugsweise als Chlorwasser, über die Rohrleitung 2 zugeführt wird. Vor der Chlorzuführung hängt im Wasser eine Elektrode 3a und hinter der Chlorzuführung eine Elektrode 3 b, die durch Leitungen mit einem Galvanometer 4 verbunden sind. Zu beiden Seiten des Galvanometerzeigers sind Kontaktstifte Je und 5 b angeordnet, die mit einer Stromquelle 6 und den Wicklungen 7a und 7b eines Motors 7 derart verbunden sind, dass der Motor 7 beim Anschlagen des Galvanometerzeigers am Kontaktstift 5 a in der einen und am Kontaktstift 5 b in der entgegengesetzten Richtung umläuft.
Dieser Motor 7 ist mit einem Ventil 8 in einer von der Chlorflasche 9 kommenden Leitung 9 a derart verbunden, dass beim Anschlag des Galvanometerzeigers am Kontaktstift 5 a, wenn zu wenig Chlor im Wasser vorhanden ist, das Ventil 8 geöffnet und wenn zu viel Chlor im Wasser ist und der Galvanometerzeiger am Kontaktstift 5s anschlägt. das Ventil 8 gedrosselt wird. Die Verbindung zwischen dem Motor 7 und dem Chlorventil 8 erfolgt zweckmässig durch eine Zahnrad- und Schneckenradübertragung.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung des neuen Verfahrens strömt das zu behandelnde Wasser in einer Hauptwasserleitung 10, der durch die
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eine Vorrichtung 14 dosiertem Chlorgas aus der Flasche 13 erzeugt wird. Von dem Wasser in der Leitung 10 wird vor der Zufuhr des Chlorwassers durch eine Leitung 15 ein Teilstrom abgezweigt, der der elektrolytischen Zelle 16 zugeführt wird, u. zw. durch ein T-Rohr 17, in dem die Elektrode 18 aus Kupfer angeordnet ist. Dieser elektrolytischen Zelle 16 wird ferner durch eine Abzweigleitung 19 hinter der Chlorzuführungsstelle in der Hauptwasserleitung 10 mit Chlor behandeltes Wasser über einen T-Stutzen 20 zugeführt. in dem die andere Elektrode 21 aus Gold angeordnet ist.
Das in der Zelle 16 ausserhalb der T-Stücke entstehende Gemisch von unbehandeltem und behandeltem Wasser wird durch einen Überlauf abgeleitet, beispielsweise in die Hauptwasserleitung 10 hinein.
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Die beiden Elektroden 18 und 21 sind mit einer Schaltung 23 verbunden, die eine
Wheatstonesche Brücke darstellt und ein Galvanometer 24 enthält, dessen Zeiger 25 in ähn- licher Weise wie bei Fig. 1 das Reglerventil 26 in einem Hilfswasserstrom steuert, der durch die Leitung 27 fliesst. Durch diesen Hilfswasserstrom wird an der Stauscheibe 29 eine Druck- differenz erzeugt, die über die Leitungen 28 und 32 ein Reglerventil einer Chlordosierungs- anlage 31 steuert. Die Einzelheiten dieser Chlordosierungsanlage 31 üblicher Bauart sind der
Einfachheit halber fortgelassen worden.
Die mit Hilfe der Dosierungsvorrichtung 31 in ihrer Menge von der Stellung des Galvanometerzeigers 25 abhängige, im Behälter 33 erzeugte Chlorwasserlösung wird über die Leitung 34 der Leitung 11 zugeführt. die auch die Chlorwasserlösung aus dem Behälter 12 der Hauptwasserleitung 10 zuführt.
Die Arbeitsweise der in Fig. 2 gezeigten Anlage ist ohne weiteres aus der Schilderung der Anlage verständlich. Die Hauptmenge des zur Behandlung des Wassers erforderlichen Chlors wird konstant zugeführt, während nur der Spitzenbedarf erfindungsgemäss geregelt wird.
Da der Ausschlag des Galvanometerzeigers 25 stets von dem Gehalt des behandelten Wassers an Chlor abhängt, wird die Spitze des zuzuführenden Chlors stets in Abhängigkeit von der Stellung des Zeigers, d. h. in Abhängigkeit von der zwischen den Elektroden 18 und 21 erzeugten Spannung geregelt.
Die Zeigerausschläge eines empfindlichen Galvanometers reichen vollständig aus, um die gewünschte Regelung herbeizuführen. Es wurden beispielsweise folgende Spannungen zwischen den Elektroden erzeugt :
1. Die vom gechlorten Wasser umspülte Elektrode bestand aus Gold, während die vom noch nicht gechlorten Wasser umspülte Elektrode aus Kupfer bestand. Setzt man diese beiden Elektroden in fliessendes Leitungswasser, so erhält man eine Spannung von 110 Millivolt. Wenn das die Goldelektrode umspülende Wasser 0'05 mg freies Chlor pro Liter enthält, beträgt die Spannung 163 Millivolt. Bei 0-06 mg freiem Chlor im Liter Wasser beträgt die Spannung 175 Millivolt und bei 0-1 mg freiem Chlor pro Liter Wasser 203 Millivolt.
Verwendet man zwei Goldelektroden, so erzeugen diese, wenn beide in fliessendem Leitungswasser stehen, eine Spannung von 17 Millivolt. Enthält das Wasser, das die eine Elektrode umspült, 0'05 mg freies Chlor pro Liter, so beträgt die Spannung 53 Millivolt. Bei 0-06 mg freies Chlor pro Liter herrscht eine Spannung von 61 Millivolt, während 0'1 mg freies Chlor pro Liter Wasser eine Spannung von 149 Millivolt erzeugt.
Ähnlich günstige Ergebnisse werden mit anderen Elektrodenpaaren, beispielsweise Platin oder Gold, in gechlorten und Silber oder Kupfer oder Zink im ungechlorten Wasser erzielt.
Man kann auch mit zwei Kupferelektroden arbeiten.
Bei Wässern oder Abwässern mit einem hohen Chlorbindungsvermögen kann der pH-Wert nach der Chlorbehandlung derart fallen, dass Ungenauigkeiten bei der Messung der zwischen den Elektroden erzeugten Ströme auftreten. Um diese Fehlerquellen auszuschalten, hat es sich als zweckmässig erwiesen, dem zur Messung dienenden Elektroden Alkalien oder Carbonate, beispielsweise durch Überleiten über Calciumcarbonat, zuzusetzen, die zu einer Neutralisierung des sauren Wassers führen. Dabei empfiehlt es sich, auch das unbehandelte Wasser vor der Messung in gleicher Weise zu behandeln.
Die Erfindung ist nicht auf die Messung oder Regelung des Chlorgehaltes von Wasser oder Abwasser beschränkt. Sie kann in gleicher Weise verwendet werden, wenn es sich um eine Behandlung des Wassers mit Hypochlorit oder anderen Oxydationsmitteln handelt. Ebenso kann die Erfindung Anwendung finden bei der Enthärtung oder Klärung von Wasser mit Soda, Ätznatron, Phosphaten, Aluminiumsulfat od. dgl. Das neue Verfahren bewährt sich in allen Fällen, bei denen wasserlösliche chemische Substanzen als Wasserreinigungsmittel dem Wasser oder Abwasser zugesetzt und durch Bestandteile des Wassers verändert werden, wenn es sich um eine Behandlung des Wassers mit Hypochlorit oder anderen Oxydationsmitteln handelt. Ebenso kann die Erfindung Anwendung finden bei der Enthärtung oder Klärung von Wasser mit Soda, Ätznatron, Phosphaten, Aluminiumsulfat od. dgl.
Das neue Verfahren bewährt sich in allen Fällen, bei denen wasserlösliche chemische Substanzen als Wasserreinigungsmittel dem Wasser oder Abwasser zugesetzt und durch Bestandteile des Wassers verändert werden.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Gehalt von Flüssigkeiten an bestimmten Stoffen, beispielsweise auch den Gehalt von Chlor u. dgl. an Wasser oder Abwasser durch ihre polarisierende oder depolarisierende Wirkung auf ein Paar elektrischer Elektroden festzustellen und zu bestimmen. Dabei handelt es sich im Falle von gechlortem Wasser oder Abwasser darum, dass das gechlorte Wasser oder Abwasser gleichzeitig an beiden Elektroden, die aus Kupfer und Platin bestehen, vorbeigeleitet wird. Auf diese Weise lassen sich, wie die Praxis gezeigt hat, einwandfreie Messungen nicht erzielen, weil die Werte keine ausreichende Konstanz besitzen.
Dieser Nachteil wird gemäss der Erfindung dadurch beseitigt, dass man die eine
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Dann gelingt es, wesentlich bessere Messwerte zu erzielen, die sich erfindungsgemäss auch zur
Regelung des Gehaltes von strömendem Wasser oder Abwasser an Chlor oder ähnlichen Wasser- reinigungsmitteln eignen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Anzeigen und zur Regelung des Gehaltes von strömendem Wasser oder Abwasser an Chlor oder ähnlichen Wasserreinigungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen zwei Elektroden, von denen die eine von dem Wasser vor dem Zusatz des Chlors od. dgl. und die andere von dem Wasser nach dem Zusatz des Chlors od. dgl. umspült wird, erzeugte Spannung gemessen und zweckmässig zur Steuerung des Reglers für die Zufuhr von
Chlor od. dgl. zum Wasser oder Abwasser verwendet wird.