DE2159774B2

DE2159774B2 - Verfahren zum Einstellen der Karbonathärte sowie des Salzgehaltes von Wässern

Info

Publication number: DE2159774B2
Application number: DE19712159774
Authority: DE
Inventors: Hanns-Heinz 7031 Gaertringen Eumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-12-02
Filing date: 1971-12-02
Publication date: 1978-05-18
Also published as: IT963857B; CH541517A; AT313817B; DE2159774A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Karbonathärte sowie des Salzgehaltes von Wässern, bei dem das Rohwasser über einen oder mehrere saure Kationenaustauscher geleitet, freie Kohlensäure in einem Riesler im Gegenstrom mit von einem Lüfter eingeblasener Luft entfernt und die gewünschte Karbonathärte durch Zugabe von Kalkwasser und Filtration über Marmorkies hergestellt wird.

Zur Reduktion des Salzgehaltes kann auch ein basischer Anionenaustauscher zwischengeschaltet werden, wobei je nach gewünschtem Salzgehalt der Teilstrom über dem Austauscher mehr oder weniger groß ist.

Durch die DT-PS 12 53 182 ist bekanntgeworden, den Luftstrom durch den Riesler einzustellen und soviel Kohlensäure aus dem herunterrieselnden Wasser auszutreiben, bis die erwünschte Karbonathärte erreicht ist. Anschließend wird dann noch zur Abbindung der noch vorhandenen Säuren, im wesentlichen Kohlensäure, eine erforderliche Kalkmenge zugegeben. Dieses Verfahren erfordert einen Regelkreis, denn je nachdem, ob das dem Riesler zugefiihrte Wasser mehr oder weniger Kohlensäure hat, muß der Ventilator langsamer oder schneller geregelt werden. Es ist also eine Regleranlage notwendig, die in üblicher Weise den Sollwert speichert, den Istwert mit dem Sollwert vergleicht und aus der Differenz die Stellgröße macht. Regelbare Luftgebläse, die durch Drehzahländerung gesteuert werden, sind teuer, vor allem weil die Drehzahländerung stufenlos sein muß. Reglerstrecken können zu Schwingungen neigen und sind nicht leicht zu beherrschen. Wieviel Luft tatsächlich in den Riesler geblasen wird, kann man nicht genau messen, sondern höchstens ungefähr aus den Kenndaten des Gebläses errechnen, wobei zwischen der Drehzahl des Gebläses und dem Volumen der eingebtjsencti Luft ein sehr nichtlinearer Zusammenhang besieht. Die Regelung

4^ri wird auch dadurch schwierig, daß die Umsetzung im Riesler von Faktoren abhängt, die man nicht in der Hand hat, wie z. B. Temperatur, Partialdruck, Druckschwankungen in der Wasserleitung usw. Es überlagern sich also viele nichtlineare Gesetze. Km wesentlichen hat man eine physikalische Einstellung des Kohlensäuregeliaits.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das die Einstellung der Karbonathärte und des Salzgehaltes auf rein chemischem Wege gestattet und damit billiger ist, genauere Ergebnisse liefert und auf Reglerstrecken ganz verzichten kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß die freie Kohlensäure im Riesler durch mit konstantem Volumen eingeblasene Luft vollständig entfernt wird, daß Kalkwasser einer bestimmten konstanten Konzentration in einem gemeinsamen Behältnis mit einem säurehaltigen, mindestens kohlensäurehaltigen nach dem Kationenaustauscher abgezweigten Teiistrom gemischt wird und daß die im Behältnis bei der Umsetzung entstehende Karbonatlösung in der gewünschten Menge dem aus dem Riesier strömenden Wasser zugeführt wird. Durch Zwischenschaltung des basischen Anionenaustauschers zwischen Kationenaustauscher und Riesler wird erreicht, daß eine Reduktion des gesamten Salzgehaltes in der Menge erfolgt, die dem Teilstrom über dem Anionenaustauscher entspricht. Durch Einsatz spezieller Austauschtypen ist eine Reduzierung bestimmter Salze erreichbar.

Darüber hinaus werden durch das erfindungsgemäße Verfahren zumindest die folgenden Vorteile erzielt:

Da die Einstellung der erwünschten End-Karbonathärte im Regelfall allein nach der schnell ablaufenden Säure-Basen-Neutralisation gemäß der Formel

2CO₂ + Ca(OH)₂- Ca(HCOs)₂

erfolgt, hat das dem Riesler nachgeschaltete Marmorfilter nur noch die Funktion eines Sicherheitsfilters und kann daher erheblich kleiner dimensioniert sein als bei Anwendung des bekannten Verfahrens, was sich sowohl günstig auf die Investitionskosten als auch auf die Betriebskosten einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Anlage auswirkt. Das kleiner dimensionierte Marmorfilter hat auch einen kleineren Strömungswiderstand, so daß man in Verbindung mit der schnell ablaufenden Säure-Basen-Neutralisations-Reaktion auch einen höheren Flüssigkeitsdurchsatz erreicht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels hervor. Die Zeichnung zeigt ein schematisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Eine Leitung 11 führt Rohwasser ;:u und teilt sich nach einem Verzweigungspunkt in zwei Leitungen 12, 13 auf, von denen die erste eine Kapazität von 0,3 — 3 inVh und die andere 0,02 — 0,2 mVh hat. Dem Verzweigungspunkt sind zwei Volumenmesser 14, 16 nachgeschaltet, denen Hähne 17,18 vorgeschaltet sind. Mit ihnen kann man die an den Volumenmessern 14,16 ablesbare Wassermenge einstellen. Die Leitung 12 führt zu einem oder mehreren parallel oder hintereinander geschalteten sauren Kationenaustauschern IS bekannter Bauart, der eine Ausgangsleitiing 21 besitzt. Nach einem Verzweigimgspiinkt gabelt sie sich in zwei Leitungen 22,23, die Hähne 24, 26 aufweisen, die wiederum die Einstellung der durchfließenden Wassermenge gestatten. Die Leitung

23 führt zu einem Riesler 27, in dessen oberen Bereich. Das CO₂-haltige Wasser der Leitung 23 fällt nach unten, während ein Gebläse 28 mit seiner Ausgangsleitung 25 unten an den Riesler 27 angeschlossen ist und durch diesen Luft von unten nach oben treibt. Die Einstellung ist so vorgenommen, daß unter allen Umständen, d. h. unabhängig von Temperatur, Partialdruck, Druckschwankungen usw. die Kohlensäure praktisch ganz ausgetrieben wird. Mit vernünftigem Aufwand gelingt es beim Ausführungsbeispiel, auf 6-8 Milligramm CO₂ pro Liter Wasser zu kommen. Dies stellt eine praktisch vollständige Entfernung der Kohlensäure dar.

Das herausrieselnde Wasser fällt in einen Behälter 30, in dem eine Schicht 29 aus Aktivkohle obenauf und darunter eine Schicht 31 aus Marmorkies vorgesehen ist. Unter der Schicht 31 befindet sich der Entnahmeraum 32.

Auf den Hahn 24 der Leitung 22 folgt ein Volumenmesser 33 mit einem Meßbereich von 0,02--0,2 mVh. Die Leitung 22 führt eren Säureteilstrom bis zu einem Vereinigungspunkt 34, oder wird gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Reduzierung des Salzgehaltes über einen Anionenaustauscher bekannter Bauweise geleitet und dem säurehaltigen Teilstrom zum Riesler beigemischt. Hiervon wird ein Teilstrom säurehaltiges Wasser zum Vereinigungspunkt 34 geleitet.

Die Leitung 13 führt zu einer Kalkvorlage 36, die mit einer Leitung 37 an einen Klärbehälter 38 angeschlossen ist. Dessen Ausgangsleitung 39 führt zum Vereinigungspunkt 34, an den eine Karbonatleitung 41 angeschlossen ist. Diese Karbonatleitung 41 stellt ein Behältnis dar, in dem sich der säurehaltige Teilstrom der Leitung 22 mit dem Kalkwasser der Ausgangsleitung 39 umsetzen kann, und zwar nach der Formel

2CO₂ + Ca(OH)₂- Ca(HCO,)₂

und z. B.

2 HCI + Ca (OH)₂ - 2 Ca Cl₂ + 2 H₂O

Um diese Umsetzung zu gewährleisten, ist die Karbonatleitung 41 genügend lang, so daß auch bei beiderseits zuströmenden großen Mengen die Umsetzung vollständig stattfindet.

Indem man eine Leitung verwendet, werden beide Flüssigkeiten innig miteinander vermischt.

ίο Die Karbonatleitung 41 führt von unten in einen Trichter 42, über dessen oberen Rand die Karbonatlösung in den Behälter 30 fällt. Dort mischt sie sich mit dem aus dem Riesler kommenden CO₂-freien Wa^er. Der Marmorkies bindet auf jeden Fall die aus dem Riesler noch kommende Restsäure ab und dient auch als Schutz gegen einen Säuredurchbruch.

Da die gesamte Vorrichtung an der Leitung 11 angeschlossen ist, schwankt bei Druckschwankungen auf der Leitung 11 der Druck in der Leitung 22 und der Ausgangsleitung 39 analog und auch der Druck in der Karbonatleitung 41 schwankt analog. Dies gilt auch für den Druck auf der Leitung 2J. Hinsichtlich der Umsetzung bleiben also die Verhältnisse gleich und man muß lediglich an den Hähnen 18, 24 mit Hilfe der Volumenmesser 16, 33 die Zufuhr der Teilvolumen zum Vereinigungspunkt 34 einstellen und kann diese Handeinstellung stehenlassen. Das aufbereitete Wasser wird der Leitung 43 entnommen und ist für Brauereien sehr geeignet.

ίο Es ist nicht absolut notwendig, gesättigtes Kalkwasser auf der Ausgangsleitung 39 zuzuführen. 1st das Kalkwasser nicht ganz gesättigt, dann ist darauf zu achten, daß dementsprechend weniger Flüssigkeit auf der Leitung 22 fließt. Arbeitet man jedoch mit gesättigtem Kalkwasser, so hat dies den Vorteil, daß man den Sättigungsgrad nicht überwachen muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einstellen der Karbonathärte sowie des Salzgehaltes von Wässern, bei dem das "i Rohwasser über einen oder mehrere saure Kationenaustauscher geleitet, freie Kohlensäure in einem Riesler im Gegenstrom mit von einem Lüfter eingeblasener Luft entfernt und die gewünschte Karbonathärte durch Zugabe von Kalkwasser und Filtration über Marmorkies hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Kohlensäure im Riesler durch mit konstantem Volumen eingeblasene Luft vollständig entfernt wird, daß Kalkwasser einer bestimmten konstanten Konzen- is tration in einem gemeinsamen Behältnis mit einem säurehaltigen, mindestens kohlensäurehaltigen, nach dem Kationenaustauscher abgezweigten Teilstrom gemischt wird und daß die im Behältnis bei der Umsetzung entstehende Karbonatlösung in der gewünschten Menge dem aus dem Riesier strömenden Wasser zugeführt wird.

2. Verfahren zur Einstellung eines bestimmten Salzgehaltes von Wässern, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehr oder weniger großer Teilsirom des 2ί Kationenausgetauschten Wassers über einen basischen Anionenaustauscher geleitet wird.