DE562811C - Verfahren zur vollstaendigen oder teilweisen Enthaertung von Wasser durch Faellung und dazu geeignete Vorrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 29. OKTOBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 85b GRUPPE!

J. Krüger A/S in Kopenhagen

und dazu geeignete Vorrichtung

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. September 1929 ab

Die üblichen Verfahren zur vollständigen oder teilweisen Enthärtung von Wasser durch Fällung der Härte in irgendeiner Form, am häufigsten als Carbonate, leiden an dem Mangel, daß die Fällung eine beträchtliche Zeit erfordert, insbesondere wenn das Wasser kalt oder nur wenig erwärmt ist. Bei dem bekannten Kalk-Soda-Prozeß erfordert die Fällung mit Kalkhydrat z. B. wenigstens zwei Stunden. Infolgedessen müssen die Vorrichtungen, in denen die Fällung vorgenommen wird, groß sein und sehr langsam von dem zu enthärtenden Wasser durchströmt werden. Wenn diese Forderungen, wie es häufig geschieht, nicht innegehalten werden, entstehen lästige Nachfällungen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, diese Fällung dadurch zu beschleunigen, daß das Wasser mit vorher gefällten Stoffen von ähnlicher i\.rt wie diejenigen, deren Fällung beschleunigt werden soll, in Berührung gebracht wird. Durch die Berührung mit diesen Stoffen erfolgt die Fällung schneller, indem die Teilchen des vorher gefällten Stoffes Kerne bilden, um die die neue Fällung sich anlagert, bis die Teilchen eine gewisse Größe erreichen, bei der sie ihre Fähigkeit zur weiteren Förderung der Fällung verlieren. Auch die Anwendung \^ron Kontaktstoffen in fein verteiltem, jedoch nicht gefälltem Zustande ist bekannt, aber die Anwendung ist stets derart geschehen, daß die neue Fällung sich auf den zur Beschleunigung der Fällung angewendeten Stoffen absetzte, wodurch diese nach und nach unwirksam wurden.

Auch die vorliegende Erfindung beruht auf der Anwendung von Stoffen, die durch ihre Berührung mit dem mit Fällungsmitteln versetzten Wasser die Fällung und Ablagerung beschleunigen. Diese Stoffe werden aber erfindungsgemäß auf eine ganz andere Weise verwendet. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß eine bloße Berührung während einer kurzen Zeit mit festen, im Wasser ganz oder wenigstens fast ganz unlöslichen Stoffen, die imstande sind, die Fällung und Ablagerung zu beschleunigen, genügt, um die Abscheidung auch dann zu beschleunigen, wenn sie erst eintritt, nachdem das Wasser nicht mehr mit dem betreffenden Kontaktstoff in Berührung ist. Der Kontaktstoff bildet bei diesem Verfahren keinen Kern für die Fällung. Die Abscheidung erfolgt vielmehr erst in einem zweiten Behälter, und zwar in leichter filtrierbarer Form als ohne Anwendung von Kontaktstoffen in der angegebenen Weise.

Auch die zu einer vollständigen Fällung nötige Zeit wird erheblich, beispielsweise auf

etwa ein Viertel der bei Nichtanwendung von Kontaktmaterial nötigen Zeit, verkürzt.

Beim vorliegenden Verfahren verfährt man demnach so, daß das ganz oder teilweise zu enthärtende Wasser nach Zusatz von Fällmitteln zunächst in Berührung mit Stoffen gebracht wird, die in an sich bekannter Weise die Fällung und Ablagerung fördern, und sodann außer Berührung mit diesen Stoffen gebracht ίο wird, ehe die Abscheidung wesentlicher Mengen des Bodensatzes stattgefunden hat.

Als Fällmittel werden Stoffe verwendet, die die Härtebildner oder auch nur deren Hauptteil als Carbonate fällen, z. B. Kalk, Soda, Pottasche, kaustische Alkalien oder zwei oder mehr dieser und ähnlicher Stoffe in Vereinigung.

Das Kontaktmaterial kann ebenso wie bei den erwähnten bekannten Verfahren aus einem festen und im Wasser ganz oder wenigstens fast ganz unlöslichen Stoffe bestehen, z. B. Gesteine, Schotter, Lava, Kunststeine,· Betonbrocken, deren Oberfläche und Poren mit einer Schicht der nachstehend genannten, als Kontaktstoffe noch besser geeigneten Stoffen überzogen ist. Dieser Überzug kann während der Verwendung dieser Stoffe als Kontakt in seither üblicher Art ohne besondere anderweitige Behandlung aufgebracht werden. Am vorteilhaftesten jedoch wird ein mit den zu fällenden Stoffen chemisch verwandter Stoff als Kontakt verwendet. Es kommen namentlich Carbonate in Betracht, z. B. Kalkstein,' Marmor, Dolomit, Eisenspat und andere Carbonatminerale und -gesteine. Bei einer Fällung, die im wesentlichen aus Calciumcarbonat besteht, wie beim Kalk-Sodaverfahren oder anderen gewöhnlichen Fällungsverfahren, läßt man das mit Kalkhydrat und etwas Soda gemischte Wasser durch eine Schicht von Marmorschotter, Kalksteinstücken oder anderen als Kontaktstoffe wirkenden Stoffen strömen. Die Stücke können beispielsweise die Form von Würfeln mit 10 mm Kantenlänge haben; die brauchbaren Formen und Größen liegen jedoch innerhalb weiter Grenzen. Diese Grenzen werden nach oben dadurch bestimmt, daß jeder Teil des Wassers beim Durchgang durch das Kontaktmaterial in Berührung hiermit kommen muß, und nach unten dadurch, daß das Kontaktmaterial nicht filtrierend wirken darf. Die Erfahrung zeigt nämlich, daß, wenn der gebildete Bodensatz Gelegenheit bekommt, sich auf dem Kontaktmaterial abzulagern, dieser allmählich unwirksam wird. Erfindungsgemäß läßt man daher das Wasser so schnell durch das Kontaktmaterial strömen, daß keine oder nur eine geringe Ablagerung von Bodensatz stattfindet, ehe das Wasser zur Ruhe in einem Absitzbehälter gelangt.

Die Erfindung läßt sich leicht unter Verge Wendung der bekannten Wasserreinigungsvorrichtungen, bei denen die Härte des Wassers durch Zusatz von Kalk und/oder anderen Chemikalien entfernt wird, ausführen, indem der Behälter mit dem Kontaktmaterial zwischen die Dosiervorrichtung und den Behälter, in dem der Niederschlag sich absetzt, eingeschaltet wird. Hierdurch wird erreicht, daß der genannte Behälter bedeutend kleiner sein darf oder daß die Leistungsfähigkeit einer gegebenen Vorrichtung gesteigert wird gegenüber dem Verfahren, ohne vorherigen Kontakt zu arbeiten. Es ist schon bekannt, freie Kohlensäure dadurch aus Wasser zu entfernen, daß man das Wasser durch einen Behälter mit Marmor füllung strömen läßt. Dieses bekannte Verfahren hat aber keine Berührungspunkte mit der vorliegenden Erfindung, da die bei jenem Verfahren bewirkte Kohlensäurebindung keine Enthärtung ist, sondern im Gegenteil die Härte des Wassers vergrößert, während die vorliegende Erfindung nur in Verbindung mit Verfahren zur vollständigen oder teilweisen Enthärtung von Wasser Verwendung findet.

Ausführungsbeispiel

In einer Kalk-Sodareinigungsanlage mit einer Dosiervorrichtung, durch die Kalkwasser sowie Sodalösung dem durchströmenden Wasser in einem Mischbehälter zugeführt wurden und deren Fällungsbehälter einen Absatzraum von 20 m³ aufwies, wurden in der Stunde 10 m³ Wasser enthärtet. Die Analyse des Wassers hatte folgende Zahlen ergeben:

Totalmenge fester

Stoffe bei 100 ⁰C... 41,60 %_oon

Kalk 14.40 -

Magnesium 2,45 -

Chlor 3,90 -

Schwefelsäure (wasserfrei berechnet) 3,26 -

Totalmenge Kohlensäure 25,52 -

Hiervon frei und halbgebunden ...' 14,08 -

Totale Härte des Was- ¹⁰S

sers 17,8 deutsche Grade

Hiervon permanent .. 3,1

temporär.... 14,7 - - .

Die Reinigung dieses Wassers bei gewöhnlicher Temperatur erforderte 18,2 °/o₀₀₀ Teile Kalk und 5,80 °/₀₀₀₀ Teile Na₂CO₃. Die Aufenthaltszeit des Wassers im Fällungsraum betrug 2 Stunden. Die Anlage arbeitete hierbei mit voller Leistungsfähigkeit. Bei wesentlicher Erhöhung der durchgehenden Wassermenge, so z. B. auf 20 m³ in der Stunde, traten sehr störende Nachfällungen auf. Vom Fällbehälter ging das Wasser in üblicher Weise durch ein Nachfilter. Die Härte des Wassers nach der Behandlung betrug etwa bis 6 deutsche Härtegrade.

Um die Leistungsfähigkeit dieser Anlage zu

erhöhen, wurde zwischen dem Mischungsbehälter und dem Fällungsraum ein Behälter von 950 mm Durchmesser eingebaut, der in etwa 1 m Höhe mit Marmorscherben gefüllt war. Der Fällungsbehälter und das Nachfilter wurden unverändert gelassen, es mußten jedoch bedarfsweise die Dosierungsanordnungen und die Leistungen des Kalksättigers erhöht werden. In der Anlage konnten nun mindestens 40 m³ pro Stunde mit

to einer Durchströmungszeit im Marmorbehälter von etwa 1 Minute und einer Aufenthaltszeit im FäUungsbehälter von ¹Z₂ Stunde behandelt werden. Der gebildete Bodensatz war leichter filtrierbar. Wegen der größeren Bodensatzmengen

!5 war es aber erforderlich, das Nachfilter etwas häufiger zu spülen. Die zugesetzten Chemikalienmengen blieben unverändert. Die Härte des behandelten Wassers ist bis auf 3,5 bis 4 deutsche Härtegrade erniedrigt. Nach einem Betrieb von 2 Monaten hatte-sich keine Spur von Nachausfällung in den mit dem Wasserreiniger verbundenen Rohren und Apparaten gezeigt.

Der Marmorbehälter war zu periodischer, kräftiger Rückspülung eingerichtet und konnte leicht in unverändert wirksamem Stand ohne Verminderung des wirksamen Durchströmungsquerschnittes bzw. ohne Erhöhung des Durchströmungswiderstandes in Betrieb gehalten werden. Der bei weitem überwiegende Teil des Bodensatzes fand sich sowohl in der veränderten als auch in der ursprünglichen Anlage im Fällungsbehälter und im Nachfilter vor.

Claims (3)

Patentansprüche: ..,.

1. Verfahren zur vollständigen oder teilweisen Enthärtung von Wasser durch Fällung, bei dem das Wasser nach Zusatz von Fällmittelmengen, die genügen, um die gesamte Menge oder den Hauptteil der Härtebildner als Carbonate abzuscheiden, in Berührung mit körnigen oder stückigen Stoffen gebracht wird, die die Ausscheidung von Carbonaten beschleunigen, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser außer Berührung mit den zur Förderung der Ausscheidung verwendeten Stoffen gebracht wird, ehe ein wesentlicher Teil der Fällung sich auf ihnen abgelagert hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktkörper ein in Korn- oder Stückform vorliegendes unlösliches Carbonat, z. B. Marmor oder Kalkstein, verwendet wird.

3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen zwischen die Dosiervorrichtung und den Fällbehälter der bekannten Wasserreinigungsvorrichtungen eingeschalteten Behälter mit Kontaktmaterial.