Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten mit Kalk
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung wäßriger Flüssigkeiten, z.
B. Wässern oder Abwässern, mit Kalk, wobei die Kalkzugabe in einfacher und zuverlässiger
Weise mit einem Minimum an Wartung geregelt wird, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung
dieses Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Behandlung
von wäßrigen Flüssigkeiten mit veränderlichen Eigenschaften, um daraus eine behandelte
Flüssigkeit von gewünschter befriedigender Beschaffenheit zu erhalten. Unter veränderlichen
Eigenschaften sind im folgenden zu verstehen, die Menge und/oder die Qualität und/oder
die Temperatur der Flüssigkeit. Die Behandlung von Wässern mit Kalk dient hauptsächlich
zur Herabsetzung der Alkalität und zur Klärung. Gewöhnlich wird der Kalk als dünne
wäßrige Suspension in proportionalen
Men-
gen dem Rohwasser zugefügt. Die
genaue Dosierung des Kalkes erfordert Zuteilungs- und Dosierungsvorrichtungen, welche
alle teuer in der Anschaffung und dar Unterhaltung sind. Bei wässern, deren Alkalität
sich
ändert, wird die Menge des zuzusetzenden Kalkes durch chemische Analysen
am Rohwasser oder am behandelten Wasser oder an beiden festgestellt, und die
Zuteilunvrsrate
wird von Hand regul fiert. In:@beson.. ere kleinere @Nasserwerke haben kein ausreicherid
gesc#@u'te:: Pers#;:;@J1, um diese Analysen in genügend kurzen @ait:jt;stntien d..rc@;zuf:::@rren.
' Deshalb können auf vielen Anlagen, die aus einer K@:-'kbeh-andlung des assers
Nutzen ziehen k;nnten, solche Verfahren nicht angewendet werden. Es besteht ein
echter Bedarf an #-j,;t=i@ati:=chen Anl::gen zur <@lkbehandlur"-, von.'iassern
mit einer i.uz:r:,stung, die bei geringen Anschaffungskosten einf@3ch un; zuverl=issi
r ist. Mach dem erfindungsgemö_ßen Verfahren ,1.-erder.@'@l=#.@.sser mit veränderlichen
Eigenschaften völlig autom:jtisch e=äan:@elt. Die einzige notwendige Überwechung
besteht d=;rin, einen K!.:lkzutpiler ständig -mit n#ilk gef:llt zu halte:;. Die
angewendete Re4elung der Kalkzugabe ist von der Genauigkeit der che-i s c::eri @o:@iergerbte
und der Strömungsmesser unabhängig. Die Erfindung geht davon aus, da9 die elektrische
Leitf=higkeit des bei der Kalkbehandlung von '1#'asser entstehenden Schlaumes geringer
ist als die elektrische Leitfähigkeit des rohen ;`Jassers, solange kein wesentlicher
Überschuß von Kalk angewendet wird. Für "elektrische Leitfähigkeit" steht im folgenden
einfach "Leitfähigkeit". 'flenn Rohwasser eine für eine Kalkbehandlung ausreichende
Alkalität und Härte hat, beispielsweise ein Jasser mit ei:w Leitfähigkeit von Boo
Micro-Siemens, dann nimmt bei Zugabe von Kalk die Zeitfähigkeit in dem Maße ab,
wie Kalziumbikarbonat ausgefüllt wird, bis sie etwa 52o Micro-Siemens erreicht.
An diesem Punkt sind das Kalziumbikarbonat und etwa vorhandene Magnesiumsalze ausgefällt.
Bei weiterer Kalkzugabe steigt die Leitfähigkeit wieder an, bis sie die Zeitfähigkeit
des rohen Wassers erreicht und schließlich Übersteigt. Wenn das Verhält-
n:@ der Leitf'higkeit des aus' :"er Kalkbehandlung resultieren= |
den Schla-:ae- zur Leitfähigkeit des= zu behandelnden Wassers |
gri,fierr1?@- 1 ist, denn ist mit Sicherheit die f;-,'r die
vollstän- |
ii@;e `e@@;iti:,lung d es i@i@aassers erförderlibhe Kalkmenge
ange- |
v.endet worJer. Das trifft euch d--änn zu, wenn eine Zunahme
oder |
eine Vermi:1 erung de.-; i@:@n@@r=@lgehates des R,,hwvssers
ceinschließ. |
l ic;i s.ilcher Salze wie Natriumsulff't oder Ixätriumchlorid
ein- |
tritt, jol:.@nge das l.eitfähigkeitsverhältnis den Wert: 1
über- |
schreitet, ist genügend Kalk zugegeben worden. |
die erford-erlich ist, um dieses Ver- |
hzltnirr:er als __1 iierleizufihren, i- t vergleichsweise--klein,- |
weil Kai zumbkarbonat eine Leitfhhgkeit von ungefähr 2 Miero- |
äemen je Urin |
als K-@lziumtarbönat gerechnet,hat,. wäh- |
rend Kalz-umnli:-drox°d eine a-eitf,:higkeit vGn unaefährt
5 t,Zicxö- |
S emens e |
gerechnet als FLa lzumkarbonat, hat. Er- |
f-.d;.Fngsg,er_;äß erfolgt die ?,alkzugabe mit'_els einer auf
das |
Zeitfähigkeitsverhältnis reagierenden Regelung, welche ein
ge- |
wähltes Verhältnis zwischen den Zeitfähigkeiten des mit -Kalk |
behandelten Wassers und des.Rohwassers genau-aufrecht erhält:; |
Je Elektrode einer Leitfähigkeitszelle wird im Rohwasseratrom |
aalgeordnet. Die Elektrode einer zweiten Zelle wird in der
Sus- |
pension angeordnet, die aus der Mischung des Rohwassers mit |
dem zugefügten kalk und vorzugsweise Kalzumkarbonat und Mag- |
nesiumhydroxyd enthaltenden Feststoffen, die in früheren Ver- |
fahrensabwchnitten aus dem behandelten Wasser ausgefällt wur- |
den' .entsteht. Nach dem Verhältnis dieser beiden letfähigkei- |
ten wird ddr Regler die Kalkzugabe in Gang setzen oder unter- |
brec:hen.um das festgesetzte Verhältnis der Zeitfähigkeit ein- |
zuhalten. |
Bei dieser Art der liegel.un; ist es nicht mehr notwendig, die
Chemikalienzugabe zum Rohv!t3sser"trom proportional zu halten. Eine Zunahme der
zustrc-r."enden Rohwassermenge vermindert das Leitfähigkeitsverhltnis und erhöht
dadurch die Kalkzugabe. In gleicher Weise wird der auf das Leitfä riigkeitsverh:ltnis
re-,gierende Regler die xle lkzugahe an irderuncen der Alkalitl=.t und/oder der
lVirte des Rr)rv;as::ers anr;a.ssen. Lie Genauigkeit der Kelkzugabe, die bei eirs"
der Rohwassermenge proportionalen Kalkdosierung wesentlich ist, ist im erfindungsgemäßen
Verf.#ihren ohne Bedeutung, weil die Kalkzugabe nach den Ergebnissen der Behandlung
eiligestel-t und geregelt wird. Dadurch %ird eine sehr einfache Zugal-evorrichtung
anwendbar. Der Kalk wird in Form einer diczen Paste zugegeben. Eine solche Faste
wird durch Zufügen von xialk zu Was2er in einem Verhältnis von 1 kg Uk auf
1,25 1 '@=Jas-er hergestellt. Wenn es auch schwierig erscheint, so gro%e
Idengen Kalk mit einer verhältnismäßig kleinen Wassermenge zu mischen, so kann das
überr3schenderweise in einfacher Art geschehen, indem der Kalk,auf die Oberfläche
des Wassers aufgeschüttet wird. Der feuchtwerdende Kalk sinkt im Y'asser nach unten.
Dabei entsteht eine Paste, die 1 kt? in 1,,r5 1 Kalziumhydrooxyd-Suspension enthält.
Infolge dieser hohen Konzentration bleibt der Kalk in Suspension. Es erfolgt keine
wesentliche Sedimentaton, so . daß ein Umrühren der Kalkpaste nicht erforderlich
ist. Eine Paste, die - viie beschrieben - aus 1 kg Kalk auf 1,25 1 Wasser hergestellt
ist, hat ein Volumen von etwas weniger als 1,65 Liter und erfordert nicht mehr Platz
als der Trockenkalk.
Diese Paste ist pumpbär. Niederschläge kommen nicht vor, a,sl |
die kleine iassermen.ü nicht zu einer :Bildung von wesentli- |
chen Mengen Kalziumkarbenqt führt. Das ist ein sehr vorteil- |
hafter Unterschied gegenüber der k;ekarinten Praxis, Kalt als |
Susperzsiön mit Hilfe von Naßmischern und #:Ic-i;dcsierern
:DJer |
in trockener Form durch Trockendnsierer zuzufügen. Das in je- |
dem Fall zugegebene: Verdiirinun--;s4Rrasser reagiert mit dem
K>nlk |
unter Bildung von :Kalziumkarbonät. rJhhrend die Mischung zu
dem |
Punkt der Verwendung strömt, treten deshalb Niederschläge i |
Rühren und. Pumpen ein. |
Die neue Methode zur Herstellung von Kalkrasten erlauft we- |
sentliche Einsparungen an der Zuführungseinrichtung und der |
Handhabung der Chemikalien, Große Anlagen können weeentliche |
Kosten an :Kalk einsparen, indem der itaübkalk wagenladuns- |
weise gekaufts in der beschriebenen reise in eine Paste umge- |
wandelt und in einem Tank gespeichert wiru, aus= dem die Paste |
dann zum Punkt der Verwendung gepumpt werden kann. Auch der |
Kalkbrei, der -bei der Kalziumkarbidherstellung anfällt, kann |
verwendet werden. Eine bestimmte, konstante Zusammensetzung |
der Kalkpaste ist bei-der erfindungsgemäßen Arbeitsweise nicht |
erf(#rd-erlich. |
_u.ez |
Die Einsparungen an Ausrüstung und Handhabung der Chemikalien |
wiegt die Kosten deE Kalküberschusses, der in dem erfindungs- |
gemäßen Prozeß verwendet wird, voll auf'. Manche #'iässer werden |
vorteilhaft mit einem Überschuß von Kalk behandelt. Der Kalk- |
ausat;z nach Maßgabe der Leitfähigkeit erlaubt, jeden gewiinsch- |
ten Übersehuß unabhängig von Veränderungen in der Zusammen- |
setzung und/oder der Menge des Wassers einzustellen. |
Die Anwendung eines Kalküberbchusses erfordert eine lyachbe- -'
handlunö zur Stabilisierung des ';`;assers, die in verschiedener -Heise vorgenommen
werden kann. Ein Mittel ist die Rekarbonisierung des "Jassers mit Rauchg:.rs öder
Kohleridiox@d. Haie wird bis zu einem gewünschten pH-Wert @cf*`.hrt und ergibt ein
behandeltes Wässer von einheitlicher and Phenol .-.r-thaleinalkalität. Bin anderes
h:ittel zur Beseitigung -des Kalk-Überschusses beruht darauf, dxß bei einem -eitfähigkeitsverhältnis
von mindestens 1,o die Höhe dt:s Kalküberschusses in dem kalkbehandelten ,,-asser
proportional der Alkalität des @Zoh-.assers ist. "ird ein -eilstrüm des Roh",iassers
in der erfindungsgemäßen :;eise nach Maßgabe des #'eitfähigkf- i tsverhältnisses
von mindestens 1,o in einer ersten Stufe mit Kalk behandelt und wird in einer zweiten
Stufe eine weitere abgernessene Menge Rohwasser zugefügt, dann wird ein gleichmäßig
mit Kalk behandeltes ',asser gewonnen. ' Bei dieser Teilstrombehändlung ist daher
der r;alkberschuB'in@der ersten Stufe mit der eriindungsyemäßen Z@egelung der K31kzugabe
nicht verloren, sondern -ird 'für die ;-ehar-dlung-eines weiteren Anteils Rohwassers
verwendet. Diese 'eilstrembehand-Jung hat den Vorteil, daß die Rekarbonisierung
gE:"Ghrllich nicht erforderlich ist. in weiterer Vorteil des erfindungsgmäßen Verfahrens
bestehtdarin, daß das mit Kalk behandelte Wasser vor der üblichen Flockungsbehandlunc
teilweise geklärt wird. Dadurch wird die Menge der erforderlichen Koagulationschemikalien
viesentlich verringert gegenüber der Flockung von ungeklärtem kalkbehandeltem `Jasses.
Eine -Anlage zur Ausführung kies erfindungsgemäßen Verfahrens |
!a, steht aus einem-Reaktor zur Kalkbehandlung. und zur Flockung, |
aus ein exc.. klärbe.hälter, aus Vörl-ichtungen zur
Zubereitung und |
- zur Einfiihr-ung von Kalk, vorzugsweise in: Tastenform, und
aus |
Geräten, welche die Kalkzugabe nach einem festgesetzten Ver- |
hältnis zwischen den Leitfähigkeiten im Rohwässer und im kalk- |
behandelten ,nasser steuern. Der Reaktor und der Klärraum kön- |
nen in getrennten Behältern: angeordnet sein: Im Reaktor sind |
mehrere Zonen öder Abteilungen vorhanden, in welchen ver-=chie- |
dene % --Werte herr2chen. Um von dem bekannten Vorteil der |
SusgenGionsrückführung Gebrauch machen zu können, werden vor- |
zugsweise in fr-::theren Verfährensabschnitten ausgefällte,
Kal- |
ziumkarbonat und "_agnesiucrihjj droxyd enthaltende Feststoffe
mit |
dem Rohwasser und dem Kalk gemischt. |
In=.den Zeichnungen sind einige Ausführungsformen von Vorrich- |
tunen zur Ausführung des erfindungsgemäßen 4 erfahrens bei- |
spelsweise und schematisch dargestellt. |
.Big. 1 ist ein vertikaler Schnitt einer Ausführungsform der |
. erfindungsgemäßen Vorrichtung, |
Fig. 2 ist eine Frontansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, |
Fig. 3 ist ein Schema der Regelung der Kalkzugabeg |
Fig. 4 ist ein vertikaler Schnitt einer anderen Ausführungs- |
- form-der erfindungsgemäßen Vorrichtung. |
In der Vorrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 sind der Reaktor |
1o und die Klärzöne:12 nebeneinander in einem gemeinsamen Be- |
hälter 15 mit den Seitenwänden 1 l,- und 1: 5den
Endwänden 16, 17 |
und dem im wesentlichen flachen Boden 18 angeordnet.: Lie vertikale
Trennwand 2o erstreckt sich über die volle Breite des Behälters 13 vom Boden bis
zu einer Höhe über dem durch einen üblichen Niveauregler
21 enj;ehaltenen
maximalen F`IÜssigkeitsstand Z 1 und trennt den iieaktor 1o von der Klärzone 12.
Reaktor und Klärzone stehen in einer mittleren Höhe durch einen Durchlaß 22, beispielsweise
einen Schlitz, eine Rohrverbindung oder - wie darges,ellt - eine Reihe von Üffnungen
in der t$'and 2o in hydraulischer Verbindung. Eine horizontale Trennwand 25 bildet
im Lieaktor 1o-ein oberes Abteil 26 und ein unteres Abteil 27. Die beiden: Abteile
sind durch eine Zeitung
30 verbunden, welche von einer Öffnung 31 in der
Trennwand 25 abwärts in die untere Abteilung 27 führt, und in einem horizontalen
einwährts gerichteten Teil 32 mit einem geschlitzten Bodenteil 33 endet. Eine Brücke
oder ein Träger 35 über dem Reaktor 1o trägt den Motor mit Reduiergetriebe 36. Eine
Welle 40, welche mit dem Antrieb des Reduziergetriebes 36 verbunden ist, erstreckt
sich durch das obere Abteil 26 und die Trennwand 25 in den unteren-Bereich des unteren
Abteils 27. Eine Abdichtung 41 zwischen der Welle 4o und der Trennwand 25 verhindert
den Übertritt von Flüssigkeit an der Wellendurchführung. Auf der Welle 4o ist im
oberen Abteil ein Rotor 42 zur Mischung von Rohwasser, Kalk und rückgeführter Suspension
befestigt. Im oberen Bereich des TZnteren Abteils trägt die 4'Jel-' 1e 40 einen
Rotor 43 zur Mischung Üon Flockungsmittel mit teilweise geklärtem Wasser. Ein Rühret
44,- der im unteren Bereich des unteren Abteils auf der Welle 4o befestigt ist,
hält die ausgefällten kalziumkarbonathaltigen Feststoffe in Suspension. Von der
Rohrwasserhaqtleitung 45 (Fg. 2) führen eine Zweigleitung 46 in das obere Abteil
26 zu einem Einlauf 47 in der Nähe des Rotors 42, eine zweite Zweigleitung 48 ebenfalls
in
das obere. Abteil 26 zu einem Einlauf 49, welcher in
der Nähe |
-des Einlaufes 47 der ersten Zweigleitung mündet, und ein drit- |
ter Zweig 5o zu einem Rohr 51, welches in der Zeitung 30 un- |
terhalb der Trennwand 25 mündet. Wie in Fig. 2 dargestellt, |
betreibt das Rohwasser in dem zweiten Zwei- 48 einen Ejektor |
53, an welchen: eine"Suspensionsrückführungsletung 54 ange- |
schlossen ist. Die Leitung 54 führt vom unteren Bereich des |
unteren Abteils '27 dure,4de Wand 1:6: Der für die Behandlung |
des Rohwassers nötige Kalk wird mittels einer Zeitung 55 in: |
den zweigen Zweig 48 gerade vor dem Einlauf 49 eingeführt.
Der |
zweite Zweig 43 gibt demgemäß eine Mischung von Rohwasser,. |
rückgeführter Suspension von früher ausgefällten kalziumkar- |
bonathaltig,en Feststoffen und, von Kalk in das obere Abteil |
26 ab. Die Kalkzuführung 55 ist mit einer Zugabe:vorrichtung
6o |
verbunden.. - |
wie in: Fig. 3 dargestellt, kann diese Kalkzuführeinrichtung
6o |
ein einfacher Tank 61 mit konischem Boden und mit einem Boden- |
auslaß 62 sein, der mit der Saugseite einer Pumpe 63 verbun- |
den is , welche in die Zeitung 55 fördert. Die Pumpe
63 wird |
von einem Motor 64, welcher mit einem Anlasser 65 versehen
ist, |
angetrieben:. |
EineYZuleitung 68 für Flockungsmittel, die. durch das obere |
Abteil 26 und die ßtennwand 25 geführt ist, mündet im oberen |
Bereich des unteren Abteils 27 in der Nähe des Rotors ¢3 |
In der Klärzone 12 wird der durch die Öffnungen 22 eintreten- |
de Flüssigkeitsstrom mittels der Zeitfläche 7o abwärts. in |
Richtung zum Boden gelenkt. Behandelte. und ge:>lärte Flüssig- |
keit wird aus der Klärzone 1'2 durch eine Rinne 71 mit- Ein- |
lauföffnun-en 72 und den Ablauf 73 abteleitet, wobei die Einlauföffnunen
72 auf einem Mindestniveau Z 2 liet_en, ";;elches durch die Steuerung 21 aufrechterhalten
wirü. ichlamru:zbleitungen 74 und 75 führen aus dein unteren Bereich der Klärzone
12 hinaus. ipülleitun@en 76 und 7`l sind in den unteren Abteilen des teaktors und
der Klärzone in der dargestellten leise angeordnet. Eine nicht dar`es tel11E Schlarrrriaoleitung
kann aus der Schlammrückführleitung 54 abgezweiL t werden. Ein :Beitfähigkeitsverhältn
is-Hegl er 8o (Fig. 3) bestirr.rr.t die von der Pumpe 63 geförder;e Kal:@rn:;rle
n=ach derir f es esetzten Verhältnis der yeitfähi@keiten, die tir.ereits im .@oh,r;asser
und andererseits in der im oberen Aoteil enthaltenden @usl,ension aus Rohwasser,
Kalk und rückgeführten Feststoffen gemessen und an den Regler weitergegeben werden.
#,eitfähigkeitsverhältnis-Regler sind im Handel erhältlich. Ein solcher ist beispielsweise
das Gerät, das von der Industrial Instruments, Incorporated, in Cedar Greve, New
Jersey, unter-der Bezeichnung R E 18 G SLZU BRIDGE Controller in den Handel gebracht
wird. Da Konstruktion und Arbeit-.veise dieser Üer:-te bekannt sind, wird von einer
Beschreibung abgesehen. Eire äer beiden Leitfahi`-K:ei :_ Zellen 81 und 82, die
mit dorr. he,; le r ver--rzrrüen sind, beispielsweise die Zelle 81, ist im Rohwassers
@rcnr angeordnet (Fig. 2). Die andere Leitfdhigkei tszelle z1-2 1s11- in dem oberen
Abteil 26 unter dem niedrigstenlüssigk@@itsst.r@-i, der durch den Niveauregler 21
aufrechterhalten wird, ngeornn@t, so da13 sie jederzeit untergetaucht ist, wie ih
den Fit Aren 1 und 2 dargestellt. Der Leitfähigkeitsverh=altnis-=iegler üe- ist
mit dem Anlasser 65 des Antriebes der Kalkzugabe durch einen Stromkreis 83 verbunden,
wie-in Fig. 3 dargestellt.
Im Betrieb. wird Rohwasser in das obere Abteil 26 durch' die |
Einlässe =t7 und 49` eingeführt. Das durch den Einlaß
47 ein- |
geführte Rohwasser ist das Treibmittel fär czenjektör 53 |
zur @t.lchfi:hrüng von -)uspension in das obere Abteil
26 des |
Reattors. Der durch den Ejektor geführte Teilstrom des Roh-'. |
wassern kann (-tw-a 1/4 deb in das obere Abteil 26 eingelei- |
teten Rohwassers betragen. Der in das Abteil 26 eingeführte- |
Kalk @;rd tfri-t dem Rohwas@:,er und einer großen Lende von
früher |
aus,=;efällttn li:a'lziumkarbonathaltigen Feststoffen durch
die |
Rotation des Mischers 42 gemisch°G. Aus dem oberen Abteil ge- |
langt die Lischung durch die Leitung 30 in den unteren Be- |
reich des unteren Abteils 27. in der Leitung 3o wird der |
lr@ischung weiteres Rohwasser durc? die Leitung 51 zugefügt. |
Der Kalkübarschuß-- in der i*:ischung reagiert mit der Alkalität |
c-es zugegebenen Rohwassers, was zu stabilem behandeltem End- |
wässer führt. Die Mischung und das zugefügte Rohwasser strömen |
in der Leitung 30 abwärts und gelangen durch das geschlitzte |
Teil 33 des Querbodens 32 in eine konzentrierte Tasse
von frü- |
her ausgefälltem kalziuri:karbonathaltigem Material, welches
mit- |
tels des Rrthrers 44 in Suspension gehalten wird: Aus dieser |
Suspension steigt ein von einem großen Teil der suspendierten |
Feststoffe befreites, teilweise geklärtes Wasser aufwärts und |
wird dann einer Floekung im oberen :Bereich des unteren Abteils |
unterzogen. In diesem Bereich wird durch das Rohr 66 zügeführ- |
tes Flockungsmi utel mittels des @"otors 43 behutsam mit dem |
Wasser gemischt. Das gedockte Wasser strömt durch die Offnun- |
gen 22 in die Klürzöne 12,. Um die'.Klärung zu verbessern'
wird |
das Wässer mittels der Leitfläche 7o zunächst abwärts in Rich- |
tung auf den Boden gelenkt, ändert dann seine Strömungsrich- |
tung und strömt aufwärts durch die üffnungen 72 in die Rinne |
71 und zur Ableitung 73. Schlamm, der sich am Boden des Ab- |
teils 27 und der Klärzone 12 absetzt, wird zeitweilig durch:
Ab- |
leitungen 54, 74:,-75 abgestoßen. Das geklärte Wasser kann zu
einer Verwendungsstelle oder, - falls erforderlich -, zu einem Filter oder zu einer
anderen Behandlung weitergeleitet werden. Die Zeitfähigkeitszellen
81 und
82 messen die Zeitfähigkeiten des Rohwassers bzw. des lfihaltes des oberen Abteils
und übertragen entsprechende elektrische Ströme an den Leitfähigkeitsverhältnis-Regler
8o. Lntsprechend dem Wert, auf den der Regler eingestellt ist, setzt der Regler
den Antrieb 64 der Kalkzugabevorrichtnng mittels des Anlassers 65 in oder außer
Betrieb, um diesen Wert aufrechtzuerhalten. Dieser Wert ist vorzugsweise 1,o oder
etwas größer, wodurch sichergestellt istg daß jederzeit und unabhängig von sich
ändernden Betriebsbedingungen genügend Kalk zugeführt wird, um das in das obere
Abteil eingeführte Rohwasser völlig zu behandeln. Wenn die Teilströme des Rohwassers,
welche zum oberen Abteil'26 und zur Zeitung 3o gehen, richtig eingestellt werden,
dann ist genügend Überschußkalk im Ablauf aus dem oberen Abteil vorhanden für die
Behandlung des Rohwassers, welches durch die. Zeitung 30 zugeführt wird, .so daß
ein genügend behandeltes Endwasser erhalten wird. Durch den beschriebenen einfachen
Aufbau werden im Reaktor 1o mehrere Zonen gebildet, in welchen verschiedene pH-Werte
herrschen. Im oberen Abteil wird ein hoher PH-Jert eingehalten. Hier erfolgen die
Mischung und eine erste Reaktion zwischen dem Rohwasser und dem Kalk in Gegenwart
von rückgeführter Suspension. Eine der Elektroden, welche mit dem Leitfähigkeits-Regler
8o verbunden ist, mißt kontinuierlich die Zeitfähigkeit der Mischung und gibt entsprechende
Ströme an den Regler ab.
Die Zeitung 30 bildet eine Stabilisierungszone., in
welche der |
Kalküberschuß im Ablauf aus dein 'oberen Abteil mit der Bikarbo-
- |
- natalka.lität des unbehandelten Wassers, welches dem Ablauf |
zugegeben wird, reagiert. Der untere Bereich des unteren Ab-- |
teils dient als Grobklärzone, in welcher ein großer Teil der |
auspendierten Feststoffe ausxder durch die Zeitung 30 zuge- |
führten Mischung zurückgehalten wird. Der pH-Wert. in der Sta- |
bilisierungs- und Grobklärzone ist noch hoch, aber doch-we- |
sentloh-niedriger als im oberen Abteil 26 infolge der Reak- |
tion zwischen dem Überschußkalk und der Bikarbonatalkalitö:t |
des in der Zeitung 3o zugeführten Rohwassers. Der-obere Be- |
reich des unteren Abteils ist eine Flockungszone' in welcher |
infolge der Zugabe von Flockungsmitteln der p.-dert gewöhn- |
lich noch etwas niedriger ist als in den Stabilisierungs- und |
Grobklärzonen |
Die Feststoffkonzentration im oberen Abteil 26 wird auf einem |
hohen Nert gehalten, wodurch eine innige Berührung zwischen |
dem Rohwasser und der Suspension stattfindet. Die dabei ver- |
laufenden Reaktionen werden durch die Gegenwart eines ver- |
gleichsweise großen Kalküberschusses beschleunigt.-Die Se- |
kundärreaktioraAerden in der Grobklärzone in Gegenwart einer |
großen. Menge von' früher ausgefällten kalziumkarbonathaltiv:en |
Feststoffen vollendet: |
Eine bedeutende Ersparnis an Chemikalien wird dadurch erreicht, |
daß teilweise geklärtes Wasser geflockt wird: In manc.hen Fäl- |
len sind Flockung_emittel gar nicht erforderlich. |
In der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 4=ist: der |
Reaktor 1o -a konzentrisch in der Klärzone 12 a im Abstand |
- über dem-Boden 18 a angeordnet, Die Wand 85 des Reaktors:
1o a |
kann sich am unteren Ende - wie-dargestellt - verengen. Eine |
haubenartige Trennwand 86 erstreckt sich: von eineib Höhe über |
dem unteren Ende der Reat"torvrand 5 bis in die l:@'7he des Bodens
der Kl-rzcne 12 a und bildet mit de- Res;ttor"iand einen DurchlaB 87, welch; r den
iteaktor mit der KlC;irzone verbindet. Eine horizontale Trennrand 25 a bildet iri,
ie:i:tor Ab teile 26 a und 27 a, welche durch Üffnun@en bb in der ireniiarand l5
a in hydraulischer Verbindung stehen. Eine ',7elle 4o a ist durch das obere und
untere Abteil in den Raum unter der traLibenförmigen Trennrand 86 geführt. Die hntriebsi-ni
t tel 36 a f"'ir die gelle können in geeigneter 17eise auf derrj Reaktor =angeordne-t
werden.. Auf der Welle 4o a sind im c.c:eren Abteil 26 a ein L:ischrührer 42 a,
irre unteren-:,b-teil 27 a ein Flockungsrührer 43-a und in der zentralen Öffnung
in der Überseite dehaubenförmigen Einbaues 36 ein Rotor 89 vcü: _urGinentyp und
im Abstand vom Boden 18 a ein quer durch die Klärzone reichender Rührer 4.¢ a angeordnet.
In das obere Abteil 26 a werden ,ein Teil des zu bjhandelnden Rohwassers durch die
i@.:.hyvasserzulcit.ung, 46 a und der Kalk durch die Kalkzuführun_ 55 a eingeführt.
In früheren Verfahrensabschnitten ausgefällte kalziumkarbonathalti--e Feststof-e
werden aus dem unteren Bereich der Klärzone 12 a mit Hilfe einer Pumpe 9o in das
obere Abteil 26 a des Reaktors durch die Susrensionsrückführleitung 41 hochgepumpt.
Ein anderer Teil des zu behandelnden Rohwassers , ird in aas untere Abteil 27 a
des Reaktors durch eine Zeitung 51 a eingeführt. Flockungsmittel werden durch eine
Zeitung 68 -u eingefiihrt. -In der Klärzone 1.2 a ist eine Sammelleitung 71 a angeordnet,
deren Überlauf 93 derAaximalen Flüssigkeitsstand bestimmt. Am Boden der Klärzone
ist ein Schlammsumpf `14. vorgesehen, von welchem eine Schlammableitung 95 ausgeht.
Die Vorrichtungen- zur Regelung der Kalkzugabe sind die glei- |
chen, wie sie in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 beschrie- |
b-et: wurden. Eine Elektrode 81 a, ist in dem Rohwasserzufluß |
angeordnet. Die andere Elektrode 82 a reicht in das obere _ |
Abteil 85 a des Reaktors hinein. |
Beim Betrieb der Anlage wird ein Teilstrogi des Rohwassers
im |
oberen Abteil 26 a mit einer zur Aufrechterhaltung des Zeit- |
fähigkeitsverhältnisses ausrechenden Menge Kalk und mit rück- |
gehhrten Feststoffen, welche aus dem unteren Bereich der- |
Klärzone 12 a mittels der Pumpe 9o hochgefördert- werden, ge- |
misch t. |
Der Ablauf aus: dem oberen Abteil 26 a gelangt durch die Öff- |
nungen 88 in das untere Abteil 27 a: Die schweren Feststoffe |
in dem Ablauf sinken ab und gleiten über den geneigten Boden, |
des haubenähnlichen Einbaues 68 in die Klärzone 12 ä. Die auf |
diese Heise teilweise geklärte Flüssigkeit wird durch die |
Rotation des Mischers 43 ä, mit dem anderen durch die Zeitung |
51 a eingeführten Teilstrom des Rohwassers. und mit Flockungs- |
mitteln, welche durch die Zeitung 68 a zugegeben werden, und |
mit früher ausgefällten Feststoffen, welche durch die Turbine |
39 aus der Klärzone 12 a in das untere Abteil 2'7 a gefördert |
werden, gemischt. |
hach .der Flockung gelangt die Flüssigkeit aus dem unteren
Ab- |
teil durch den Durchläß 87 in die Klärzone 12a. Die geklärte |
Flüssigkeit strömt aufwärts in die Sammelleitung 71 a und wird |
daraus durch die Ablaufleitung 73 a gbgezogen. Der in der |
Klärzone absitzende Sehlamm wird mittels des' Rührers 44 a
in |
einem fließfähigen Zustand gehalten. |
Die genaue Aufteilung des Rohwassers in die in das obere Abteil
26 a und in die Stabilisierungszone gehenden Teilströme kann leicht berechnet werden.
Wenn die Alkalität des Rohwassers mit loo ppm (mg/1) angenommen wird, dann gilt
(1) Ca(HC03)2 + Ca(OH)2 = 2 CaC03 + 2 H20 100 ppm Zoo ppm 200 ppm (mg/1) wobei alle-Zahlen
als
CaCO3 gerechnet sind. Die Verminderung der Zeitfähigkeit, welche durch
diese Reaktion herbeigeführt wird, beträgt ungefähr Zoo Micro-Siemens, da für jedes
ppm (mg/1) Ca(HC03)2 (als CaC03 gerechnet) eine Leitfähigkeit von 2 Micro-Siemens
anzusetzen ist. Wenn der Regler auf einen Leitfähigkeitsquotienten 1,o eingestellt
ist, dann wird ein der Zeitfähigkeit von Zoo Micro-Siemens äquivalenter Kalküberschuß
vorhanden sein. Da jedes ppm (mg/1) Ca(OH)2 einer Zeitfähigkeit von ungefähr 5 Micro-Siemens
entspricht, wird unter diesen Umständen der Ca(OH)2 -Überschuß 2o0/5 = 40 ppm (mg/1)
(als Ca C03 gerechnet) betragen. Das genügt, um eine zusätzliche Menge von 400 ml
von Rohwasser je Liter im Abteil 26 behandelten Rohwas:2ers zu behandeln. In anderen
Worten: Für eine korrekte Behandlung eines Volumens Rohwasser werden 71 deSsAlben
mit dem gesamten Kalk zur Reaktion gebracht, und danach-Werden die übrigen 29 %
des Rohwassers den 71 % de-s vorbehandelten `Nasser-- zugegeben. Wenn das Rohwasser
seine Beschaffenheit ändert, so daß es Zoo ppm (mg/1) Ca(HC03)2 (als 0aC03 gerechnet)
enthält, dann entspricht der Überschußdes Kalziumhydroxyds 8o ppm (mg/1)
(als C:aC03.gerechnet). In diesem Fall wie bei jeder anderen |
Zunahme oder Abnahme. des Ca(HCO3)2-Gehaltes ist das Verhältnis |
74 %: zu 29 % noch anwendbar. |
Wenn angenommen wird, daß sich die Eigenschaften des- Rohwas- |
stt:ers -ändern, und daß das Wasser zusätzlich zum kalziumbikarbo- |
nat auch Magnesiumeulfat enth;ilt, dann gilt die Gleichung: |
(2) Ca(HC03>2+M9S04+2Ca(OH)2=2 CaC03+Mg(OH)2+CaS04+2H2p: |
Die Verminderung der Leitfähigkeit ist in diesem Fall diesel- |
be wie in Gleichung (1):, nämlich Zoo Micro-Siemens, weil eine |
dem Magnesiumstitlfatgehalt entsprechende Menge Ka.lziumsulfa.t
er- |
zeugt wird, und diese beiden die gleiche Zeitfähigkeit haben. |
In der zweiten Stufe tritt bei der gleichen Aufteilung des
Roh- |
wasserstromes, im Verhältnis 71 ö zu 29 % die Reaktion gemäß |
Gleichung (3) ein, |
(3) Ca(OH)2 + Ca(HOÖ3)2 + Mg304 = 2 CaCO3 + MgS04 + 2-H20: |
Daraus resultiert ein genügend behandeltes Wasser, wenn eine |
vollständige Ausfällung des Magnesiums nicht erforderlich ist. |
Wenn es' erwünscht ist, das Magnesium auch in der zweiten Stufe |
auszufällen; dann werden nur 2oa ml ßohwqsser in die zweite |
Stufe zugegeben, woraus eine Rohwasseraufteilung im Verhältnis
.,- |
--83 % zu- i.!-% resultiert:. Die Reaktion in der zweiten Stufe
ver- |
läuft dann nach Gleichung (4)# |
(4) 2Ca(OH)2+Ca.(HC03)2+MgS04=.2CaC03+Mg(OH)2+CaS04+2H20 |
Auch aus der U"::setzungemäß üleich:"zig (4) re2_tltiert ein hinreichend
behau ?e2 tes 'w'as;er. Beispiel
r
Ein Rohwasser mit veränderlichen
Eigensch:ften erg=ai zu verschiedenen Ze_ten folF@ende Analysenvierte (in _prm (rng/l)
als CaC03 gerechnet): 1. Zeitqrschnitt '@. Zeitabschnitt 3. Zewtab;;c?:nitt P-vVert
0. 0 0 bI-'riert 2--14 295 300 Ca 272 286 264 Mg
155 160 161 Die minir5,;"-en
und maximalen K31kmengena die in der zweiten Stufe für de:: ersten zeitabschnitt
erforderlich sind, ergeben sich aus der. f )l-enden Gleichungen (5 bis
7):
(5Y va(HC03) + Ca(CH)2 - 20C03 + 2 H20 272 urm
272_ prsL: (mg/1)
Die Verminderung der Zeitfähigkeit gemäß Gleichung (5) betr?igt 2 x 272=544 Tvlicro-Siemens.
Als Kalküberschuß ergih.t sich 544/5 :109-Prm (mg/1).