METHOD OF PREVENTING SCALE DEPOSITS IN WATER SYSTEMS

Abstract: 1. Method for the treatment of water in a hot water system by electrolysis using soluble aluminum electrodes in a heatable vessel, characterized in that CO2 is added to the water system in the area of the vessel in such a concentration that a scale deposit is prevented in the subsequent piping system.

Description: Verfahren zur Vorbeugung von Steiaablaaerung in Wassere,ste:ren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbeugung von Steinablagerung in Wassersystemen, die durch Elektrolyse oder durch Zugabe eines Inhibitors wie beispielsweise Phosphat oder Silikat gegen Korrosion geschützt werden. Die Wassrqualität ist bestimmend dafür, ob ein Wasser steinbildend oder korrosiv ist. Falls das Wasser infolge seiner chemischen Zusammensetzung steinbildend ist, wird sich diese Tendenz bei höherer Temperatur vergrössern, und es werden sich im Verlauf von kürzerer oder längerer Zeit so grosse Mengen absetzen, dass der Durchfluss in einem Rohrsystem blockiert wird. Es gibt ] ieute mehrere Verfahren zur Vorbeugung des Problems sowie zur Behebung eines bereits entstandenen. Eine Lösung besteht darin, die Härte des Wassers mit Hilfe einer Sasserenthärtungsanlage zu entfernen, wodurch ein Basenaustausch mit Hilfe von Natriumchlorid durchgeführt irp, so dass Kalziumhydrogenkarbonat in Natrium hydrogenkarbonat umgeändert wird, das nicht temperaturbedingt ausgefällt wird. Dieser Basenaustausch löst das Steinprobl#em, ändert aber die Wassergualität entscheidend. Das Wasser wird sehr. korrosiv, und es ist in der Praxis deshalb notwendig, besondere Massnahmen -zum Schutze von sowohl Behälter-als auch Rohrinstallation zu ergreifen. Ein weiterer Nachteil,,dieses Systems ist, dass das enthärtete wasser nicht mehr als gewöhnliches Trinkwasser geeignet ist, sondern.technisches Wasser ist, das nur in z.B Wäschereien verwendet werden kann. Wenn der Schaden geschehen ist, wird das Problem durch Vornahme einer Aussäuerung beseitigt, wobei Säure in passender Menge und Konzentration durch das Rohrsystem gepumpt wird. Dadurch ergeben sich aber wesentliche Probleme, weil die eingesetzten Säuren u.U. die Metalle beeinträchtigen können, und erfahrungsgemäss tritt wäh- rend langer Perioden nach der Aussäuerung miss farbiges Wasser auf, so wie es auch während des Aussäuerungsvorgangs selbst erforderlich ist, wesentliche MaBnahmAn zur Vorbeugung von Unfällen zu treffen, was eine Totalaussäuerung sehr aufwendig macht. Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, das das Problem der Steinablagerung ohne Verringerung der Wasserqualität auf eine leichte und preisgün- stige Weise löst. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erzielt, dass dem Wassersystem C02 in passenden Konzentrationen und Perioden zugegeben wird. Es liegt an und für sich nichts Uberraschendes darin, dass man durch Dosierung von C02 in der Lage ist, Kalkstein zu lösen, aber in der Praxis ist dies nicht ohne weiteres möglich, weil die Steinablagerung im System niemals gleichmässig verteilt ist, und dass man deshalb nichts über die Verteilung des Steinbelags und der freien Metallflächen wissen kann. Die freien Metallflä- chen in- Wassersystemen werden normalerweise angefressen, besonders dann, wenn ein Ueberschuss an C02 ständig den Aufbau einer Kalkschutzschicht verhindert Durch die Kombination von Kohlensäuredosierung und Korrosionsschutz treten diese Probleme nicht auf, weil die Schutzschichtbildung in demselben Moment einsetzt, wo freie Metallionen an den rIetallflächen der Brauchwasseranlage auftreten, und es hat sich erfahrungsgemäss sogar herausgestellt, dass C02 und # 2 den Aufbau einer wirksamen Schutzschicht begünstigen können Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden, die schematisch ein Wassersystem zeigt, auf das das Verfahren gemäss der Erfindung Anwen ung findet Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für oin Wassersystem mit einem Wasserbehältcr 1, in dem eine Elektrolyseanlage 2 montiert ist. Die Funktion dieser Anlage ist in erster Linie, Korrosion zu verhindern. An Stelle der Elektrolyseanlage kann man zum Korrosionsschutz des Wassersystems Inhibitoren, z.B. Phosphat oder Silikat, aus einer Dosieranlage 3 zugeben. Die Elektrolyse- oder Dosieranlage kann aus einer oder mehreren Messzellen 4 gesteuert werden. Die Aluminiumanoden der Anlage lösen sich, und der anodisch gebildete Salz lagert,sich an Metallflächen in einem nachgeschalteten Rorhsystem 5 ab. Der Behälter selbst funktioniert als Katode und bedingt dadurch setzt sich Kalk in einer amorphen Verbindung ab, selbstverständlich auch in Abhängigkeit von der Temperatur, auf die das Wasser erwärmt wird, und da keine entsprechende Bildung von Kohlensäure erfolgt, wird das elektrolyseaufbereitete Wasser einen gering fügigen ueberschuss an C02 aufweisen, das im Rohrsystem 5 kalkaggressiv ist Da der. Überschuss an C02 bei diesem Verfahren an sich sehr gering ist, wird eine durch die Elektrolyseanlage bedingte Zersetzung der Steinablagerung so langsam vor,sich gehen, dass -man bei einer Anlage mit Wasserver- sorgungsproblemen wegen Steinablagerungen nicht auf die langsame Punktion der Elektrolyseanlage warten kann. Bei dem Verfahren'gemäss der Erfindung wird deshalb weiteres CO2 zugesetzt -ic Dosierung kann z.B. durch anschluss einer Druckflasche 6 mit CO, erfolgen, und die Zugabe kann sowohl am Eintritt des Behälters 1 am Behälter- selbst oder am Behälteraus-- tritt erfolgen, je-nach den gegebenen Umständen und dem Zweck der Zugabe. Die Dosierung von C02 kann eine vorübergehende Massnahme zur Lösung eines akuten Problems sein, aber es gibt auch vearmwassersysteme, bei denen der Härtegrad des Eintritts wassers so hoch ist, und die Behandlungsmöglichkeiten in dem vorhandenen Behälter so ungünstig sind, dass die elektrolytische Aufbereitung in dieser Hinsicht nicht mehr ausreicht. Dies ist häufig auch der Fall bei gewissen industriellen Anlagen, bei denen die Temperatur 900C übersteigt. Es wird bei solchen Anlagen zweckmässig sein, eine.konstant geringe Dosierung zu haben, die nicht nur für die Vorbeugung von Kalkabsetzung im Rohrsystem von Bedeutung sein wird, sondern auch für eine vorteilhafte Verringerung der Kalkabsetzung an der Heizfläche im Behälter. Das Kalk-Kohlensäuregleichgewicht, vgl. z.B. die Tillmannsche Kurve, zielt darauf ab, dass sich das Verhältnis zwischen Kalk und Kohlensäure in einem Gleichge wichtszusta#d#b#findet, der durch den Härtegrad und die Temperatur bedingt ist Um so mehr Karbonat das Wasser enthält, um so mehr Kohlensäure niuss das Wasser ebenfalls enthalten, damit keine Absetzung von Kalk stattfindet. Als Beispiel sei erwähnt, dass Wasser mit einer Karbonathärte von 100 tH {entsprechend einer Alkalität von 3,57 > bei einer Temperatur von 700C neben der im Karbonatgebundenen Kohlensäure von 78,5 mg 9,77 mg CO, als Gleichgewichtsstabilisator zu enthalten hat. Bei. einer Verdoppelung des Karbonatgehaltes (Alkalitat 7,14) müssen zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts neben natürlich gebundens Xohlensäure von 157 mg bei derselben Temperatur 78 mg#CO2.vorhanden sein, und Temperaturerhöhungen bedeuten, dass die Mengen von notwendigem CO2 zur Vorbeugung des Absetzens noch grösser werden. Es sind relativ grosse Mengen Kohlensäure zu dosierenr bevor die Gleichgewichtsmenge überschritten wird, so dass das Wasser steinlösend wird, und da das Gleichgewicht temperaturabhängig ist, wird es sich bei einigen Anlagen rentieren können, die Temperatur während ver brauchsmässig stiller Perioden zu senken, so dass man dadurch den Koiilensäureüberschuss vergrössern kann. Die C02- Dosiermenge wird deshalb in Abhängigkeit von den vorgenannten Umständen von 10 mg je Liter Wasser bis mehr als 1000 mg variieren können. Die Wirkung der Dosierung kann wie bereits erwähnt einen wesentlichen positiven Einfluss auf die Schutzschichtbil- dung in einem nachgeschalteten Rohrsystem haben, hat aber auch einen verbesserten Effekt auf die Elektrolyseanlage, weil der niedrigere pH-Wert sicherstellt, dass sich beispielsweise Aluminiumhydroxidhydrat im Wasser viel besser. gelöst hält, so dass keine Tendenz zu unerwünschten Absetzvorgängen sowohl im Behälter als auch in Teilen des Rohrsystems, wo die Wassergeschwindigkeit wegen Konstruktionsverhältnisse zu gering sein kann, bestehen wird. Und in allen Fällen wird eine Dosierung von ohlensäure - ganz gleich ob diese dem Warm- oder Kaitwassersystem zugeführt wird - von einem Verbrauchergesichtspunkt aus gesehen die Wasserqualität verbessern, und die Kombina- tion mit Elektrolyse schützt die Installationen gegen sowohl Steinbildung als Korrosion. in Fällen, in denen keine Elektrolyseanlage verwendet wird, liegt es sinngemäss immer noch im Rahmen der Erfindung, CO2 in passenden Konzentrationen dosieren zu können, um bei der Erwärmung von Wasser ein Kalk-Kohlensäuregleichgewicht festzuhalten, aber wo man statt dessen einen gebräuchlichen Inhibitor wie Phosphat einsetzt, wenn eine Herabsetzung des pH-Wertes durch C02 nicht in wesentlichem Grade. die inhibitorische Wirkung des Phosphats. beeinträchtigt. Besser geeignet ist jedoch eine Kombination aus Natrium Silikat-Dosierung und. CO2-Dosierung, weil man dadurch das Absetzen des Silikats begünstigt aber infolge der Kohlensäure auch weiterhin den Kalk im Wasser echt gelöst hält. Bei. allen Verfahren wird es wie erwähnt zweckdienlich sein, galvanische Messzellen 4 an messtechnisch korrekten Stellen im Behälter undloder Rohrsystem vorzusehen, wobei diese durch einen messbaren Potentialunterschied bei der Inbetriebnahme der Anlage funktionieren, der aber infolge einer gewünschten Schutzschichtbildung total herabgesetzt wird, wonach man allein CO2 und die sonstigen, erwähnten Inhibitoren je nach Bedarf dosieren kann.

Claims: P A T E N T A N S P R U C H Verfahren zur Vorbeugung von Steinablagerung in Wassersystemen, die durch Elektrolyse oder durch Zugabe eines Inhibitors wie zum Beispiel Phosphat und/oder Silikat gegen Korrosion geschützt werden, dadurch g e # e n nz e i c h n e t, dass dem Wassersystem CO2 in passenden Konzentrationen und Zeitabständen zugesetzt wird.

Inventors: FABRICIUS, CLAUS
Applicants: GULDAGER ELECTROLYSE INTERNATIONAL & CIE.
Application year: 1982
Main classification: C02F5
IPC codes: C02F5, C02F1