Verfahren zur Behandlung von Wasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Be handlung von Wasser zum Zwecke des Einstellers der Karbonathärte und Sicherstellen eines neutralen Was sers. Das Verfahren kann insbesondere zur Auf bereitung von Wasser als Brauwasser verwendet wer den.
Dabei wind der Rohwasserstrom in einen er sten und zweiten Teilstrom unterteilt, mindestens der zweite Teilstrom, das heisst entweder der gesamte Rohwasserstrom oder nur der zweite Teilstrom, mit so viel Ätzkalk behandelt, dass nach der Reaktion und Abscheidung der Feststoffe im so behandelten Wasser gelöster Ätzkalk vorhanden ist, und dann die beiden Teilströme wieder vereinigt. Die Behandlung mit so viel Ätzkalk, dass nach der Reaktion im so behandelten Wassergelöster Ätzkalk vorhanden ist, ist im folgenden als Behandlung mit Ätzkalküber- schuss bezeichnet.
Dieses bekannte Verfahren ist schon zum Zwecke einer Karbonathärteverminderung und einer Ma gnesiahärteentfernung oder -verminderung bei gleich zeitiger Erzielung neutralen Wassers vorgeschlagen worden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine beliebige Karbonathärte herbeizuführen und ein neutrales Wasser, insbesondere ein solches ohne freie Alkalität und ohne überschüssige freie Kohlensäure, zu erzielen.
Dies wind gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass dem ersten Teilstrom mindestens so viel Kohlen säure zugeführt und im zweiten Teilstrom ein solcher Gehalt an gelöstem Ätzkalk herbeigeführt wird, dass bei der Wiedervereinigung der Teilströme sowohl aus dieser Kohlensäure und dem gelösten Ätzkalk und gegebenenfalls aus der in einem nicht mit Ätzkalk behandelten Teilstrom vorhandenen Karbonathärte eine Karbonathärte gebildet wird, die grösser ist als diejenige des zweiten Teilstromes nach der Behand- lung mit Ätzkalk, als auch diejenige Menge freier Kohlensäure vorhanden ist, die erforderlich ist, um die im Mischwasser vorhandene Karbonathärte in Lösung zu.
halten, und dass die gegebenenfalls darüber hinaus zugesetzte Kohlensäure in einer der Misch vorrichtung für die wiedervereinigten Teilströme nachgeschalteten Riseleinrichtungentfernt wird.
Dass die Karbonathärte bei der Wiedervereinigung der Teilströme grösser sein soll als diejenige des zweiten Teilstromes nach der Behandlung seit Ätz- kalk, bedeutet, dass die Karbonathärte des Misch wasser grösser sein kann als diejenige des Rohwassers, sicher faber grösser sein soll als diejenige des Wassers unmittelbar nach der Ätzkalküberschussbehandlung.
Die Kohlensäure kann in Gasform oder in wäss riger Lösung zugesetzt werden. Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung wird gleichzeitig auch die Ma gnesiahärte vermindert oder entfernt.
In Fig. 1 und 2 sind Durchführungsformen des Verfahrensgemäss der Erfindung beispielsweise dar gestellt. Fig.3 bis 12 zeigen beispielsweise Kom binationen des erfindungsgemässen Verfahrens mit weiteren Verfahren, durch welche weitere Eigen schaften des Rohwassers beeinflusst wenden können. Auf die einzelnen Figuren ist nachstehend bei der Behandlung der verschiedenen Verfahrensformen hin gewiesen. Die eine Form des Verfahrens ist in Fmg. 1 dar gestellt. Der Rohwasserstrom wird in einen ersten Teilstrom .I und. in einen zweiten Teilstrom II unter teilt.
Im zweiten Teilstrom II findet eine Behandlung mit Ätzkalküberschuss .statt, während idie Kohlen säure dem ersten Teilstrom I zugeführt wird. Hinter ,der Kohlensäurezuführung wird der erste Teilstrom I zweckmässig durch eine Mischvorrichtung geführt, damit die Kohlensäure gleichmässig auf den ersten Teilstrom I verteilt wird und sich vollständig im Wasser löst, falls sie in Gasform zugesetzt wird.
Die beiden Teilströme I und II werden anschliessend m einer Mischvorrichtung wieder vereinigt. Etwa vorhandene überschüssige freie Kohlensäure und son stige flüchtige Stoffe werden anschliessend in einer Rieselvorrichtung entfernt.
Die Behandlung mit Ätzkalküberschusskann, wie Fig. 2 zeigt, anstatt im zweiten Teilstrom in dem noch nicht unterteilten Rohwasserstrom stattfinden.
Durch die Behandlung des zweiten Teilstromes oder des gesamten Rohwassers mit Ätzkalküberschuss wird im behandelten Wasser die gesamte Magnesia härte in unlösliches Magnesiumhydroxyd, die Cal ciumkarbonathärte in im wesentlichen unlösliches Calciumkarbonat und die im Rohwasser gegebenen falls vorhandene freie Kohlensäure ebenfalls in im wesentlichen unlösliches Calciumkarbonat verwan delt.
Zur Erleichterung der Steuerung einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist es unter Umständen zweckmässig, bei der Ätzkalküberschussbehandlung bis zur Ätzkalksättigung zu gehen.
Es ist unwesentlich, ob das Rohwasser vorher bereits einmal aus anderen Gründen mit Ätzkalk behandelt und dadurch die Karbonathärte verringert worden ist.
Beider Durchführung des Verfahrens nach Fig. 1, also bei ehandlung nur des zweiten Teilstromes II mit Ätzkalküberschuss, bleibt die im ersten Teil strom enthaltene Magnesiahärte erhalten.
Eine Karbonathärte, die höher ist als die im gesamten Rohwasserstrom enthaltene, wird dadurch erhalten, dass die zugeführte Kohlensäure mit dem auf Grund des angewendeten neuen Verfahrens in genügendem Masse vorhandenen gelösten Ätzkalk lösliches Calciumbikarbonat bildet, ganz gleich, ob der Rohrwasserstrom bereits Karbonathärte enthält oder nicht. Diejenige Karbonathärte, die gegebenen falls bereits im Rohwasser enthalten ist, wird bei Durchführung des Verfahrens nach Fig. 1 im ersten Teilstrom ohnehin beibehalten. Im Falle der Durchführung des Verfahrens nach Fig. 2, nach der der noch nicht unterteilte Rohwasser strom mit Ätzkalküberschuss behandelt wird, wird die Magnesiahärte vollkommen beseitigt. Etwa im Roh wasser enthaltene Kieselsäure wird zum Teil durch die Ätzkalküberschussbehandlung entfernt.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäss Fig.2 liegt derselbe Fall vor, als wenn das Rohwasser praktisch keine Karbonathärte hätte, weil im Rohwasser ge gebenenfalls vorhandene Karbonathärte durch die Ätzkalküberschuss behandlung in unlösliche Verbin dungen überge führt wird. Das Mischwasser wird in :diesem Fall praktisch neutral, da ja die nicht be nötigte Kohlensäure ausgerieselt wird, d. h. es ent steht ein sogenanntes Gleichgewichtswasser. Die Ätzkalküberschussbehandlung im zweiten Teilstrom kann unter Umständen im Mischwasser eine Kanbonathärte in nichterwünschter Höhe zur Folge haben. In diesem Fall kann im ersten Teil strom I zusätzlich ein Wasserstoff-Ionenaustausch vorgesehen werden, der je nach Säurestärke des Wasserstoff-Ionenaustauschers bis zur Entfernung der Gesamtalkalität bzw. bis zur Vollentbasung durch geführt wird.
Die Karbonathärte des Mischwassers kann auf diesem Wege auf praktisch beliebigen Grad eingestellt werden. Bei Durchführung einer Voll- entbasung im ersten Teilstrom I wird gleichzeitig noch eine Reduzierung der Basen der im Rohwasser gegebenenfalls enthaltenen Alkalisalze erreicht, was beispielsweise bei glaubersalzhaltigen Wässern von Bedeutung ist.
Der Kohlensäurezusatz kann dann vor oder nach dem Wasserstoff-Ionenaustausch erfolgen, erfolgt aber zweckmässig nach diesem. Die Ätzkalküber- schussbehandlung im zweiten Teilstrom II nach Fig. 3 äst dann zweckmässig, wenn eine Ätzkalkbehandlungs- anlage vorhanden ist, die für den Durchfluss des gesamten Rohwasserstromes nicht ausreicht, oder wenn eine vollständige Magnesiahärteentfernung er folgen soll, wobei aber im letzteren Falle der Wasser stoff-Ionenaustausch in Form einer Vollentbasung durchgeführt werden muss.
Hingegen ist die Ätzkalk- überschussbehandlung im noch nicht unterteilten Roh wasserstrom nach Fig.4 dann zweckmässig, wenn das gesamte Rohwasser einer chemischen Vorreini gung unterworfen werden soll, die in einer Ätzkalk- behandlungsanlage zusätzlich durchführbar ist. In die sem Falle wird die Magnesiahärte ohnehin beseitigt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Einstellen einer beliebigen Karbonathärte kann auch mit einer vollständigen Entfernung der Basen der Alkalisalze verbunden werden. In diesem Fall wird, wie Fig. 5 beispielsweise darstellt, der gesamte Rohwasserstrom vor seiner Unterteilung einem Wasserstoff-Ionenaus tausch zur Vollentbasung unterworfen, während die Behandlung mit Ätzkalküberschuss zweckmässig nur im zweiten Teilstrom II erfolgt. Diese Arbeitsweise kommt beispielsweise bei alkalibikarbonathaltigem Rohwasser in Frage.
Soll das erfindungsgemässe Verfahren zum Ein stellen einer beliebigen Karbonathärte mit einer Re duzierung :aller mineralsauren .Salze und, im Falle :der Benutzung eines starkbasischen Hydroxyhonen- Austauschmaterials, mit einer Reduzierung der Kiesel säure und .gegebenenfalls auch noch mit einer Ent fernung ,aller Basen der Alkalisalze verbunden wer- ,den, dann wird nach dem im ersten Teilstrom oder, im Falle :
der Entfernung aller Basen der Alkalisalze, im gesamten Rohwasserstrom vor dessen Untertei lung erfolgenden Was-serstoff-lonenaustausch zur Vollentbasung, vor dem Kohlensäurezusatz, zusätzlich ein Hydroxyl-Ionenaustausch durchgeführt, wie in Fig.6 :und 7 ;beispielsweise dargestellt. Dies kann erwünscht sein bei Wässern mit sehr hohem Gehalt an mineralsauren Salzen, insbesondere Nitraten und Sulfaten.
Wenn bei diesem kombinierten Verfahren, d. h. bei einer Reduzierung aller mineralsauren Salze durch Benutzung eines stark basischen Hydroxylionen-Aus- tauschmaterials und dementsprechend einer Reduzie rung der Kieselsäure, sowie gegebenenfalls auch noch einer Entfernung aller Basen der Alkalisalze nur eine geringe Karbonathärte erwünscht äst, würde bei Durchführung des Verfahrens in der oben beschriebe nen Form gemäss Fig. 6 und 7 der Mineralsalzgehalt eventuell in unerwünschter Weise herabgesetzt.
Um dies in solchen Fällen zu verhindern und die Ver minderung des Gehaltes an mineralsauren Salzen so wie gegebenenfalls der Kieselsäure in vorbestimmtem Umfang zu erreichen, kann der Hydroxyl-Ionenaus- tausch nur in einem Zweigstrom 1 des vollentbasten ersten Teilstromes durchgeführt und dieser Zweig strom 1 mit dem anderen unbehandelten Zweig strom 2 vor der Kohlensäurezuführung wieder ver einigt werden, wie dies in den Fig. 8 und 9 bei spielsweise dargestellt ist. Diese unterscheiden sich lediglich dadurch, wo die Vollentbasung durchgeführt wird.
Wird, wie nach Fig.8, die Vollentbasung im ersten Teilstrom durchgeführt, dann findet eine Re duzierung aller Salze und im Falle der Benutzung eines stark basischen Hydroxylionen-Austauschma- terials auch eine Reduzierung der Kohlensäure und gegebenenfalls vorhandener Kieselsäure statt. Findet hingegen die Vollentbasung vor der Unterteilung des Rohwasserstromes statt, wie in Fig. 9 dargestellt, dann findet eine Entfernung aller Basen der Alkali salze statt. In beiden Fällen (Fig.8 und Fig.9) wird aber für den Fall, dass nur eine geringe Kar bonathärte erwünscht ist, eine unerwünscht weit gehende Herabsetzung des Mineralsalzgehaltes ver mieden.
In allen Fällen, irdenen ein Wasserstoff-Ionen austausch zur Vollentbasung stattfindet, kann die für die gewünschte Karbonathärte erforderliche Kohlen säure innerhalb einer der Durchführung des Ver fahrens gemäss der Erfindung dienenden Anlage er zeugt werden, soweit der Gehalt des Rohwassers an mineralsauren Salzen ausreicht, wobei aus den bei der Vollentbasung entstehenden freien Mineralsäuren Kohlensäure gebildet wird. Diese Kohlensäurebildung ,erfolgt dadurch, dass der erste Teilstrom I nach der Vollentbasung über ein Filter mit karbonathaltigem Material, insbesondere Marmorkies, geführt wind, wie in den Fg. 10 und 11 beispielsweise dargestellt ist.
Ob die Vollentbasung im ersten Teilstrom, wie in Fig. 10 dargestellt, oder im Rohwasserstrom vor des sen Unterteilung, wie in Fig. 11 dargestellt, statt findet, richtet sich nach den Anforderungen, die an das Mischwasser gestellt werden. Diese Kohlen säureerzeugung aus den bei der Vollentbasung ent standenen freien Mineralsäuren kann auf die Durch führungsformen des Verfahrens gemäss Fig. 3 bis S angewendet werden, auf die Durohführungsformen gemäss Fig. 8 und 9 in dem dem Hydroxyl-Ionen- austausch nichtunterworfenen Zweigstrom 2.
Die Grösse des Filters mit karbonathaltigem Ma terial, beispielsweise des Marmorfilters, richtet sich danach, ob nur die Mineralsäuren des vollentbasten Wassers durch das karbonathaltige Material unter Kohlensäurebildung neutralisiert wenden sollen oder ob die bei der Mineralsäureneutralisation gebildete Kohlensäure mit dem karbonathaltigen Material zu löslichem Bikarbonat weiterreagieren soll. Im letzte ren Fall kann der Marmorfilterung ein Wasserstoff- Ionenaustausch zur Wasserstoff-Entkarbonisierung und/oder zur Vollentbasung nachgeschaltet werden, damit aus dem bei der vorhergehenden Marmorfilte rung gebildeten Bikarbonat wieder Kohlensäure ab gespalten wird.
Da aber bereits eine Vollentbasung vorgesehen ist, wird zweokmässigerweise kein zweiter Wasser stoff-Ionenaustausch vorgenommen, sondern es wird eine teilweise Rückzirkulation des vollentbasten Was sers über ein grossdimensioniertes Marmorfilter durchgeführt, wie dies in Fig. 12 beispielsweise dar gestellt ist.
Eine zusätzliche Zuführung von Kohlensäure in Gasform oder in wässriger Lösung und die Anord nung einer Mischvorrichtung im ersten Teilstrom I nach der Kohlensäurebildung ist dann nur noch not wendig, wenn die bei der Vollentbasung entstande nen freien Mineralsäuren bei der Reaktion mit dem karbonathaltigen Material im Filter nicht zur Bildung der erforderlichen Kohlensäuremenge ausreichen.