DE102009017126B4

DE102009017126B4 - Verfahren zur Wasseraufbereitung sowie Einrichtung hierfür

Info

Publication number: DE102009017126B4
Application number: DE102009017126A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2029-04-16
Also published as: DE102009017126A1

Abstract

Verfahren zur Wasseraufbereitung mittels Zuführung von zumindest einem Chemikalienzusatz in einen in einer Hauptleitung (2) strömenden Flüssigkeitsstrom mit Hilfe zumindest einer Zuführeinrichtung (1), wobei von dem Flüssigkeitsstrom über eine Abzweigung (3) ein Bypassstrom abgeleitet und flussabwärts über eine Einmündung (6) wieder mit dem Flüssigkeitsstrom vereinigt wird und wobei der Chemikalienzusatz dem Bypassstrom in die Saugseite einer Strahlpumpe (12) zugeführt wird, die von dem Bypassstrom als Treibstrahl durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstrom in der Hauptleitung (2) flussabwärts der Abzweigung (3) des Bypassstroms derart gedrosselt wird, dass der Druck in dem Flüssigkeitsstrom bei der Einmündung (6) des Bypassstroms geringer ist als der des Bypassstroms, und dass der Chemikalienzusatz dem Bypassstrom mittels einer Pumpendruck erzeugenden Dosierpumpe (8) zudosiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasseraufbereitung mittels Zuführung von zumindest einem Chemikalienzusatz in einen in einer Hauptleitung strömenden Flüssigkeitsstrom mit Hilfe zumindest einer Zuführeinrichtung, wobei von dem Flüssigkeitsstrom über eine Abzweigung ein Bypassstrom abgeleitet und flussabwärts über eine Einmündung wieder mit dem Flüssigkeitsstrom vereinigt wird und wobei der Chemikalienzusatz dem Bypassstrom in die Saugseite einer Strahlpumpe zugeführt wird, die von dem Bypassstrom als Treibstrahl durchströmt wird. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Einrichtung für die Wasseraufbereitung mittels Zuführung von zumindest einem Chemikalienzusatz in einem Flüssigkeitsstrom mit einer Hauptleitung für den Flüssigkeitsstrom und wenigster einer Zuführeinrichtung, die einen Anschluss für ein Chemikalienreservoir hat, wobei die Hauptleitung eine Abzweigung und flussabwärts eine Einmündung aufweist, welche über eine Bypassleitung verbunden sind, und wobei in der Bypassleitung eine Strahlpumpe mit einer Saugseite derart angeordnet ist, dass sie von einem Bypassstrom in der Bypassleitung unter Ausbildung eines Treibstrahls durchströmbar ist, und wobei die Zuführeinrichtung in die Saugseite der Strahlpumpe mündet.
Insbesondere zur Konditionierung von Wasser bei der Wasseraufbereitung ist es erforderlich, dem Wasser bestimmte Chemikalien hinzuzusetzen, beispielsweise einen Härtestabilisator in Form eines Antiscalants oder eine Chlor enthaltene Chemikalie wie Chlordioxid. Hierzu wird der Chemikalienzusatz einem in einer Hauptleitung strömenden Flüssigkeitsstrom mit Hilfe einer Dosiereinrichtung zugegeben, die Verbindung zu einem Chemikalienreservoir hat.
Nachteilig bei diesem Dosierverfahren ist, dass die Dosiereinrichtung gegen den Flüssigkeitsdruck in der Hauptleitung arbeiten muss, also selbst einen höheren Druck erzeugen muss, um den Chemikalienzusatz in die Flüssigkeit zu dosieren, und dass es schwierig ist, die Chemikalie in dem Flüssigkeitsstrom gleichmäßig zu verteilen, insbesondere wenn nur geringe Zusätze erforderlich sind und die Chemikalie in hoher Konzentration vorliegt.
In der DE 2 229 903 A ist eine Einrichtung zur Aufbereitung von Wasser mittels Zuführung von Chemikalienzusätzen offenbart, bei der Wasser und Chemikalienzusätze mittels beispielsweise einer Verdrängerpumpe zunächst einer Mischkammer zugeführt werden und dort unter hoher Scherwirkung vermischt werden. von der Mischkammer führt eine Auslassleitung zu einer hydraulischen Strahlpumpe, der Wasser unter hohem Druck zugeführt wird und die auf diese Weise die in der Mischkammer befindliche Flüssigkeit ansaugt. Das der Strahlpumpe zugeführte Wasser kann entweder ein Teil des zu behandelnden Wassers sein, das dann wieder dem Hauptstrom zugeführt wird, oder es kann weiteres Wasser für den Betrieb der Strahlpumpe verwendet werden, wobei die austretende Lösung in den Hauptstrom geführt wird.
Die vorbekannte Wasseraufbereitungeinrichtung eignet sich nicht für die Zudosierung einer Menge von Chemikalienzusätzen, insbesondere wenn es auf genau einzuhaltende Mischungsverhältnisse ankommt, wie beispielsweise bei Härtestabilisatoren oder chlorhaltige Chemikalien. Zwar findet eine Dosierung bei der Einleitung der Chemikalien in die Mischkammer statt, nicht jedoch beim Herausleiten der Mischung zu der Strahlpumpe. Entsprechend ist die Wasserbehandlungseinrichtung gemäß der DE 2 229 903 A in erster Linie darauf gerichtet, einem Wasserstrom Flockungs- oder Flockungshilfsmittel zuzugeben. Hinzu kommt, dass die Vorrichtung ein großes Bauvolumen hat, da eine Mischkammer vorgesehen ist.
Des Weiteren ist durch die DE 42 21 013 C1 ein Bypass-Injektor für den Transport und die Verdünnung einer insbesondere gesättigten Regeneriermittellösung zur Regeneration einer Wasserbehandlungsanlage, beispielsweise eines Ionenaustauschers, bekannt. Auch hier findet keine Zuführung im Sinne einer genauen Dosierung statt. Vielmehr wird hier die für die Regeneration erforderliche Chemikalie in einer Strahlpumpe angesaugt. Auch die Einrichtung gemäß DE 42 21 013 C1 ist nicht dazu geeignet, Chemikalien in geringer Menge und mit einem genauen Mischungsverhältnis zuzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Dosierung eines Chemikalienzusatzes in einen Flüssigkeitsstrom derart zu gestalten, dass die Zudosierung einfacher und gleichmäßiger erfolgt. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen.
Was das Verfahren betrifft, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Flüssigkeitsstrom in der Hauptleitung flussabwärts der Abzweigung des Bypassstroms derart gedrosselt wird, dass der Druck in dem Flüssigkeitsstrom bei der Einmündung des Bypassstroms geringer ist als der des Bypassstroms, und dass der Chemikalienzusatz dem Bypassstrom mittels einer Pumpendruck erzeugenden Dosierpumpe zudosiert wird.
Grundgedanke der Erfindung ist es also, im Haupt- und im Bypassstrom für Verhältnisse zu sorgen, die die Zuführung des Chemikalienzusatzes in die Strahlpumpe mit Hilfe eines dosierten Pumpendrucks ermöglicht, so dass auch geringe Mengen Chemikalienzusatz unter genauer Einhaltung des Mischungsverhältnisses zugesetzt werden können. Die Strahlpumpe kann einfach ausgebildet werden, beispielsweise reduziert auf eine Beschleunigungsstrecke für den Bypassstrom, so dass Unterdruckbereiche entstehen, in die hinein die Zudosierung erfolgt. In der Strahlpumpe kommt es zu einer intensiven Durchmischung von Flüssigkeit und Chemikalienzusatz. Eine entsprechende Durchmischung entsteht an der Einmündung des Bypassstroms in den Hauptflüssigkeitsstrom aufgrund des dort herrschenden Druckgefälles, verursacht durch die Drosselung des Hauptflüssigkeitsstroms. Die Zudosierung im Bypassstrom eröffnet zudem die Möglichkeit, den Chemikalienzusatz in hoch konzentrierter Form zuzudosieren, wodurch Transportkosten eingespart werden können. Außerdem ist eine Verdünnung des Chemikalienzusatzes nicht erforderlich.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Chemikalie vorzugsweise mittels einer Schlauchpumpe und/oder einer Piezomembranpumpe zudosiert wird. Schlauchpumpen sind seit langem bekannt, beispielsweise durch die DE 885 657 oder EP 0 119 593 A1 . Andere Formen von Dosierpumpen ergeben sich aus der EP 0 556 566 B1 .
Der zweite Teil der vorstehenden Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung gelöst, bei der in der Hauptleitung flussabwärts des Abzweiges der Bypassleitung wenigstens ein Drosselelement, insbesondere eine Drosselblende, angeordnet ist, das derart ausgebildet, dass der Druck eines durch die Hauptleitung fließenden Flüssigkeitsstroms an der Einmündung der Bypassleitung geringer ist als in dem Bypassstrom, und dass die Zuführeinrichtung als Dosiergerät mit einer Dosierpumpe als Dosierelement ausgebildet ist, deren Druckseite mit der Saugseite der Strahlpumpe verbunden ist. Mit dieser Dosiereinrichtung ist das vorbeschriebene Verfahren verwirklichbar, so dass damit die oben erwähnten Vorteile erreicht werden.
Als Dosierpumpe kommen insbesondere Schlauchpumpen und/oder Piezomembranpumpen in Frage.
Um eine besonders sichere Arbeitsweise zu gewährleisten, sollte auf der Saugseite der Dosierpumpe ein Schaltventil zum Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen Anschluss des Chemikalienreservoirs und Dosierpumpe angeordnet und zwischen Dosierpumpe und Schaltventil ein Flüssigkeitssensor vorgesehen sein, wobei das Schaltventil in einem festgelegten Zyklus öffnet und schließt und eine Alarmgabe erfolgt, wenn der Flüssigkeitssensor bei geöffnetem Schaltventil keinen Chemikalienzusatz detektiert. Der Flüssigkeitssensor kann also unterscheiden, ob in der Verbindung zwischen Chemikalienreservoir und Dosierpumpe bei geöffnetem Schaltventil Chemikalienzusatz nachfließt oder nicht. Im letzteren Fall, beispielsweise wenn das Chemikalienreservoir leer ist, erfolgt dann eine Alarmgabe, so dass eine Bedienungsperson dies wahrnehmen und entsprechende Vorkehrungen treffen kann. Der Flüssigkeitssensor kann beispielsweise als kapazitiver Sensor ausgebildet sein. Dies hat den Vorzug, dass keine Sensorteile innerhalb der Verbindung angeordnet werden messen. Sie unterliegen dann nicht dem Einfluss des Chemikalienzusatzes.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dosiergerät mit allen druckseitigen Elementen, insbesondere den Schläuchen und Leitungen, zumindest teilweise in einem flüssigkeitsdichten Gehäuse gekapselt ist. Auf diese Weise werden eventuelle Austritte von Chemikalien aufgefangen. Um dies auch nach außen hin sichtbar zu machen, sollte in dem Gehäuse ein Leckagesensor mit einem außenseitigen Alarmgeber vorgesehen sein. Die Anzeige kann optisch oder auch akustisch geschehen.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. sie zeigt eine Dosiereinrichtung 1 mit einer Hauptleitung 2, die ein Rohr darstellt, in dem sich ein Flüssigkeitsstrom in Richtung des Pfeils A bewegt. Bei diesem Flüssigkeitsstrom kann es sich beispielsweise um Wasser in einer Wasseraufbereitungsanlage handeln. Über die Dosiereinrichtung 1 kann dem Wasserstrom eine Chemikalie zu dessen Konditionierung zugegeben werden, beispielsweise eine Chlor enthaltene Substanz zur Desinfektion oder ein Antiscalant, also ein Härtestabilisator.
An einer Abzweigung 3 geht eine Bypassleitung 4 ab, durchsetzt ein Gehäuse 5 und vereinigt sich mit der Hauptleitung 2 über eine Einmündung 6. In dem Gehäuse 5 ist ein insgesamt mit 7 bezeichnetes Dosiergerät eingekapselt. Es hat eine als Schlauchpumpe ausgebildete Dosierpumpe 8, an deren Saugseite ein Zulaufschlauch 9 angeschlossen ist. Der Zulaufschlauch 9 hat an der Unterseite des Gehäuses 5 einen Anschluss 10 für ein Chemikalienreservoir.
Die Druckseite der Dosierpumpe 8 ist über einen Zuführschlauch 11 mit der Saugseite einer Strahlpumpe 12 verbunden, die in die Bypassleitung 4 derart eingebaut ist, dass der die Bypassleitung 4 durchsetzende Bypassstrom die Strahlpumpe 12 als Treibstrahl und damit als Pumpmedium durchsetzt. Über eine Signalleitung 13 hat das Dosiergerät 7 Verbindung zu einem Durchflussmessgerät 14 in der Hauptleitung 2 vor der Abzweigung 3. Mittels einer hier nicht näher dargestellten Mikroprozessorsteuerung wird die der Bypassleitung 4 zudosierte Chemikalienmenge derart an den durch das Durchflussmessgerät 14 festgestellten Volumenstrom in der Hauptleitung 2 angepasst, dass die zudosierte Chemikalie nach der Einmündung 6 der Bypassleitung 4 in die Hauptleitung 2 in einer vorbestimmten und in dem Dosiergerät 7 auch einstellbaren Konzentration vorliegt, d. h. die zudosierte Menge wird erhöht, wenn sich der Volumenstrom in der Hauptleitung 2 erhöht und umgekehrt. Dabei erfolgt in der Strahlpumpe 12 eine intensive Durchmischung der zudosierten Chemikalie in dem Bypassstrom.
In die Hauptleitung 2 ist nach der Abzweigung 3 ein Drosselorgan 15 eingebaut. Hierdurch entsteht hinter dem Drosselorgan 15 ein Druckabfall und damit eine Druckdifferenz an der Einmündung 6, die einen Zufluss des Bypassstroms aus der Bypassleitung 4 unter intensiver Durchmischung des Bypassstroms mit dem Hauptflüssigkeitsstrom erzeugt, so dass eine gleichmäßige Verteilung der Chemikalie über den Querschnitt der anschließenden Hauptleitung 2 gewährleistet ist.
In dem Zulaufschlauch 9 ist ein Schaltventil 16 angeordnet, das mittels eines Elektromagneten zwischen einer Offen- und einer Schließstellung schaltbar ist. Zwischen Schaltventil 16 und Dosierpumpe 8 befindet sich ein Flüssigkeitssensor 17, der als kapazitiver Sensor ausgebildet und deshalb in der Lage ist, festzustellen, ob in dem Zulaufschlauch 9 eine Flüssigkeit, insbesondere vorliegend der Chemikalienzusatz vorhanden ist oder ob der Zulaufschlauch 9 leer ist.
Das Schaltventil 16 wird während des Dosiervorgangs in einem festgelegten Zyklus geöffnet und geschlossen, d. h. das schaltventil 16 ist jeweils eine bestimmte Zeit geöffnet und eine bestimmte Zeit geschlossen. Bei geschlossenem Schaltventil 16 stellt der Flüssigkeitssensor 17 fest, dass sich in seinem Bereich keine Chemikalie befindet, und wertet dies als ordnungsgemäß. Nach Öffnen des Schaltventils 16 wird bei normaler Funktion Chemikalie angesaugt. Dies detektiert der Flüssigkeitssensor 17 und wertet auch dies als funktionsgerecht. Stellt allerdings der Flüssigkeitssensor 17 nach Ablauf einer bestimmten Zeit nach öffnen des Schaltventils 16 fest, dass immer noch keine Chemikalie vorhanden ist, wertet er dies als nicht ordnungsgemäße Funktion und gibt ein entsprechendes Signal an eine optisch oder akustisch wahrnehmbare Alarmeinrichtung. Grund hierfür kann sein, dass das Chemikalienreservoir leer oder der Zulaufschlauch 9 verstopft ist.
Am Boden des Gehäuses 5 ist ein Leckagesensor 18 angeordnet. Tritt aus dem Dosiergerät 7 Chemikalie oder aus der Strahlpumpe 12 bzw. der Bypassleitung 4 Wasser aus, wird dies von dem Leckagesensor 20 erfasst. Er ist mit einer Anzeige außerhalb des Gehäuses 5 (nicht dargestellt) verbunden und sorgt dann für eine optische oder akustische Alarmgabe.

Claims

Verfahren zur Wasseraufbereitung mittels Zuführung von zumindest einem Chemikalienzusatz in einen in einer Hauptleitung (2) strömenden Flüssigkeitsstrom mit Hilfe zumindest einer Zuführeinrichtung (1), wobei von dem Flüssigkeitsstrom über eine Abzweigung (3) ein Bypassstrom abgeleitet und flussabwärts über eine Einmündung (6) wieder mit dem Flüssigkeitsstrom vereinigt wird und wobei der Chemikalienzusatz dem Bypassstrom in die Saugseite einer Strahlpumpe (12) zugeführt wird, die von dem Bypassstrom als Treibstrahl durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstrom in der Hauptleitung (2) flussabwärts der Abzweigung (3) des Bypassstroms derart gedrosselt wird, dass der Druck in dem Flüssigkeitsstrom bei der Einmündung (6) des Bypassstroms geringer ist als der des Bypassstroms, und dass der Chemikalienzusatz dem Bypassstrom mittels einer Pumpendruck erzeugenden Dosierpumpe (8) zudosiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Chemikalienzusatz mittels einer Schlauchpumpe (8) und/oder Piezomembranpumpe gepumpt wird.
Einrichtung (1) für die Wasseraufbereitung mittels Zuführung von zumindest einem Chemikalienzusatz in einen Flüssigkeitsstrom mit einer Hauptleitung (2) für den Flüssigkeitsstrom und wenigstens einer Zuführeinrichtung (7), die einen Anschluss für ein Chemikalienreservoir hat, wobei die Hauptleitung (2) eine Abzweigung (3) und flussabwärts eine Einmündung (6) aufweist, welche über eine Bypassleitung (4) verbunden sind, und wobei in der Bypassleitung (4) eine Strahlpumpe (12) mit einer Saugseite derart angeordnet ist, dass sie von einem Bypassstrom in der Bypassleitung (4) unter Ausbildung eines Treibstrahls durchströmbar ist, und wobei die Zuführeinrichtung (7) in die Saugseite der Strahlpumpe (12) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hauptleitung (2) flussabwärts des Abzweiges (3) der Bypassleitung (4) wenigstens ein Drosselelement (15), insbesondere eine Drosselblende, angeordnet ist, das derart ausgebildet ist, dass der Druck eines durch die Hauptleitung (2) fließenden Flüssigkeitsstroms an der Einmündung (6) der Bypassleitung (4) geringer ist als in dem Bypassstrom, und dass die Zuführeinrichtung als Dosiergerät (7) mit einer Dosierpumpe (8) als Dosierelement ausgebildet ist, deren Druckseite mit der Saugseite der Strahlpumpe (12) verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierpumpe als Schlauchpumpe (8) und/oder Piezomembranpumpe ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Saugseite der Dosierpumpe (8) ein Schaltventil (16) zum zyklischen Öffnen und Schließen der Verbindung (9) zwischen Anschluss (10) des Chemikalienreservoirs und Dosierpumpe (8) angeordnet und zwischen Dosierpumpe (8) und Schaltventil (16) ein Flüssigkeitssensor (17) vorgesehen ist, wobei das Schaltventil (16) in einem festgelegten Zyklus öffnet und schließt und eine Alarmgabe erfolgt, wenn der Flüssigkeitssensor (17) bei geöffnetem Schaltventil (16) keinen Chemikalienzusatz detektiert.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosiergerät (7) mit allen druckseitigen Leitungen (11) zumindest teilweise in einem flüssigkeitsdichten Gehäuse (5) gekapselt ist.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (5) ein Leckagesensor (18) mit einem außenseitigen Alarmgeber vorgesehen ist.