CH405175A - Verfahren zur Behandlung von Wasser - Google Patents

Description

  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.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Behandlung von Wasser zum Zwecke des Einstellens der Karbonathärte und Si cherstellens eines neutralen Wassers unter Anwen dung der Teilung des Rohwasserstromes in einen ersten und zweiten Teilstrom, der Behandlung min destens des zweiten Teilstromes mit so viel Ätzkalk, dass nach der Reaktion im so behandelten Wasser gelöster Ätzkalk vorhanden ist, und der Wiederver einigung beider Teilströme, dadurch gekennzeichnet, 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 Odem gelösten Ätzkalk und gegebenenfalls :aus Ader in einem nicht mit Ätzkalk behandelten Teilstrom vorhandenen Karbonathärte ,eine Karbonathärte ,gebildet wird, die grösser ist als diejenige ;

   des zweiten Teilstromes nach der Be handlung mit Ätzkalk, als auch diejenige Menge freier Kohlensäure vorhanden ist, die erforderlich ist, .um die im Mischwasser vorhandene Kaxbonathärte in Lösung zu halten, und @dass die gegebenenfalls darüberhirüaus zugesetzte Kohlensäure in einer der Mischvorrichtung für ,

   die wiedervereinigten Teil ströme nachgeschalteten Rieseleänrichtung entfernt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass im ersten Teilstrom ein Wasser stoff-Ionenaustausch durchgeführt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der gesamte Rohwasserstrom vor seiner Unterteilung einem Wasserstoff-Ionenaus tausch unterworfen wird. 3. Verfahren nach Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem bis zur Vollentbasung durchgeführten Wasserstoff-Ionenaus tausch, vor dem Kohlensäurezusatz, im ersten Teil strom ein Hydroxyl-Ionenaustausch durchgeführt wird. 4.

   Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass der Hydroxyl-Ionenaustausch nur in einem Zweigstrom des vollentbasten ersten Teil stromes durchgeführt wird, der mit dem anderen, unbehandelten Zweigstrom des ersten Teilstromes vor der Kohlensäurezuführung wieder vereinigt wird. 5. Verfahren nach Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass d er erste Teilstrom nach dem bis zur Vollentbasung durchgeführten Wasser stoff-Ionenaustausch über ein Filter mit karbonat- haltigem Materialgeleitet wird. 6.

   Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, @dass der erste Teilstrom nach dem bis zur Vollentbasung durchgeführten Wasserstoff Ionenaustausch über ein .Marmorfilter geleitet wind.