DE19854651C1 - Water softener regeneration monitoring process and assembly maximizes use of the regeneration agents and minimizes the use of water - Google Patents
Water softener regeneration monitoring process and assembly maximizes use of the regeneration agents and minimizes the use of waterInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Wasserenthärtungs-Ionentauscheranlage mit Regenerationseinheit durch in situ-Messung der Wasserresthärte mittels ionenselek tiver Sensorik sowie eine Anordnung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for operating a Water softening ion exchanger system with regeneration unit by in-situ measurement of residual water hardness using ion select tive sensors and an arrangement for performing a such procedure.
Aus der DE 32 35 808 A1 ist ein Sensor zum Messen des Aus tauschzustands eines Ionenaustauschers sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sensors bekannt.DE 32 35 808 A1 describes a sensor for measuring the off Exchange state of an ion exchanger and a method for Manufacture of such a sensor is known.
Gemäß dortiger Lösung wird vorgeschlagen, daß das Gate eines ionensensitiven Feldeffekttransistors, auf welches eine Membran ionensensitiven Materials aufgebracht ist, in den Ionenaus tauscher eintaucht. Weiterhin wird die Membran im wesentlichen aus der Austauschersubstanz hergestellt, die im Ionenaus tauscher verwendet wird. Mit Hilfe eines derartigen Sensors kann der Zustand bezüglich der Belastung des Austauschers bestimmt werden, jedoch können keine Aussagen hinsichtlich der Härte von Prozeßwasser, welches durch den Ionenaustauscher fließt, erfolgen.According to the solution there, it is proposed that the gate of a ion-sensitive field effect transistor, on which a membrane ion-sensitive material is applied in the ions exchanger immersed. Furthermore, the membrane essentially made from the exchange substance that exchanger is used. With the help of such a sensor can be the state regarding the load on the exchanger can be determined, however no statements regarding the Hardness of process water, which is caused by the ion exchanger flows, take place.
Weiterhin ist ein Verfahren zur zyklischen Regeneration einer Wasserenthärtungsanlage aus der US 4,379,057 vorbekannt, wobei gemäß dortiger Lösung in vorgegebenen Zeitintervallen unter Beachtung der Eingangshärte des Speisewassers der Regenera tionsprozeß eingeleitet wird. Durch die vorstehend beschriebene Maßnahme ist jedoch eine optimale Ausnutzung der Ionentau scherharze nicht oder nur eingeschränkt möglich, wobei Aussagen über die Restwasserhärte nicht gewonnen werden können.Furthermore, a method for the cyclical regeneration of a Water softening system previously known from US 4,379,057, wherein according to the local solution at given time intervals Consideration of the hardness of the feed water of the Regenera tion process is initiated. Through the one described above However, the measure is an optimal use of the ion dew shear resins not possible or only to a limited extent, statements cannot be obtained from the residual water hardness.
Letztendlich zeigt die EP 0 154 278 A2 einen Härtefühler für Wasserenthärtungsanlagen, wobei dort der Fühler mit einer Füllung aus ionenaustauschendem Schrumpfharz, welche eine einzige freie Oberfläche aufweist, über einen Kolben in Verbindung steht. Mit einem derartigen Fühler wird die Härte quasi indirekt über die Volumenveränderung des Schrumpfharzes bestimmt. Die Messung selbst ist relativ träge und aufgrund ihrer Ungenauigkeit für Steuerungs- und Regelungszwecke nicht verwendbar.Ultimately, EP 0 154 278 A2 shows a hardness sensor for Water softening systems, where the sensor with a Filling made of ion-exchange shrink resin, which is a has only free surface, via a piston in Connection is established. With such a sensor the hardness quasi indirectly via the change in volume of the shrink resin certainly. The measurement itself is relatively sluggish and due to not their inaccuracy for control purposes usable.
Wie oben anhand des bekannten Standes der Technik exemplarisch dargelegt, ist die Enthärtung von Wasser mittels Ionenaus tauscher bekannt, wobei mit dem Durchfluß des Wassers durch schwachsaure Kationen Austauscherharze die zwei-wertigen Ionen, wie Calcium und Magnesium, wesentlich stärker an das Aus tauschharz gebunden werden, als die ein-wertigen Natriumionen. Damit erhält man am Ausgang des Ionenaustauschers eine höhere Natrium- als Calcium- und Magnesiumkonzentration. Eine Vollentsalzung und damit auch weitere Enthärtung ist durch Hintereinanderschaltung, d. h. Kaskadenbildung von starken Kationen- und Anionenaustauschern erzielbar.As above, using the known prior art as an example is shown, the softening of water by means of ion exchanger known, with the flow of water through weakly acidic cations exchange resins the divalent ions, like calcium and magnesium, much stronger at the end resin are bound as the monovalent sodium ions. This gives a higher one at the exit of the ion exchanger Sodium as calcium and magnesium concentration. A Demineralization and thus further softening is complete Series connection, d. H. Cascading strong Cation and anion exchangers can be achieved.
Entsprechend gegebener Harzaffinität zu den Härtebildnern können für das aufbereitete Wasser Härtegrade < 0,1° dH erzielt werden. Mit abnehmender Konzentrationsdifferenz zwischen den Austauschionen wird der Austauschvorgang im Ionenaustauscher langsamer, bis sich ein entsprechendes chemisches Gleichgewicht eingestellt hat.According to the given resin affinity to the hardening agents can achieve degrees of hardness <0.1 ° dH for the treated water become. With decreasing concentration difference between the Exchange ions become the exchange process in the ion exchanger slow down until there is an appropriate chemical balance has stopped.
Gleichzeitig steigt die Konzentration der Härtebildner am Ausgang der Ionentauscheranlage stetig an. Bei Überschreitung einer vorgegebenen Härteobergrenze muß die Anlage außer Betrieb genommen werden und es ist eine Regeneration der Ionenaus tauscher notwendig. At the same time, the concentration of hardening agents increases Output of the ion exchanger system steadily on. If exceeded a specified hardness limit, the system must be out of operation be taken and there is a regeneration of the ions exchanger necessary.
Wie exemplarisch anhand der US 4,379,057 dargelegt, erfolgt die Steuerung eines automatischen Umschaltens zwischen Betrieb und Regeneration der Austauscheranlage über Verfahren, die in bezug zur überwachenden Resthärte sehr ungenau und unwirtschaftlich sind. So müssen beispielsweise nach vorgegebenen Dimensionie rungsvorschriften die Durchflußmengen der Anlagen überwacht und sicherheitsbezogen vorzeitig umgeschaltet werden.As shown by way of example using US 4,379,057, the Control of automatic switching between operation and Regeneration of the exchanger system using procedures related to for monitoring residual hardness very imprecise and uneconomical are. For example, according to given dimensions the flow rates of the systems are monitored and be switched over prematurely for safety reasons.
Alternativ zur zitierten Lehre nach EP 0 154 278 A2 ist eine fotometrische Bestimmung der Resthärte am Ausgang einer Ionen tauscheranlage vorgeschlagen worden. Die gegebene begrenzte optische Auflösung verbunden mit den diskontiunierlichen Meß verfahren gestatten jedoch keine wirtschaftliche und kon tinuierliche Resthärteüberwachung im gegebenen Grenzbereich.An alternative to the cited teaching according to EP 0 154 278 A2 is photometric determination of the residual hardness at the exit of an ion exchanger system has been proposed. The given limited optical resolution combined with the discontinuous measurement However, procedures do not allow economic and con Continuous residual hardness monitoring in the given limit range.
Aus dem zitierten Stand der Technik ist ersichtlich, daß das Erkennen ansteigender Konzentration der Härtebildner am Ausgang eines Ionenaustauschers vor dem Überschreiten einer vorgege benen Obergrenze maßgeblich für den wirtschaftlichen Betrieb respektive die geforderte hohe Betriebssicherheit der Folge prozesse ist. Dieser Zeitpunkt läßt sich jedoch nicht wie vorgeschlagen statistisch vorausbestimmen, da die im Ionenaus tauscher ablaufenden Vorgänge komplexer chemischer Natur sind, wobei zusätzlich dynamische Prozesse der Ionenaustauscherkine matik, wie Ionenstärke, Harzaffinität, Diffusions- und Fließ geschwindigkeiten eine entscheidende Bedeutung haben.From the cited prior art it can be seen that the Detect increasing concentration of hardness at the exit of an ion exchanger before exceeding one The upper limit is decisive for economic operation respectively the required high operational reliability as a result processes is. However, this point in time cannot be how proposed to predict statistically, since the ions in processes taking place in a complex chemical nature, with additional dynamic processes of the ion exchange matics, such as ionic strength, resin affinity, diffusion and flow speeds are of crucial importance.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Wasserenthärtungs-Ionentauscheranlage mit Regenerations einheit durch in situ-Messung der Wasserresthärte mittels ionenselektiver Sensorik anzugeben, das es gestattet, die Kapazität der Ionentauscherharze in der Anlage optimal zu nutzen, den Wasserverbrauch für Spül- und Regenerierungs prozesse zu minimieren und letztendlich die Wirtschaftlichkeit und die Betriebssicherheit für nachgeordnete Prozesse zu erhöhen.It is therefore an object of the invention to provide a method for operating a water softening ion exchange system with regeneration unit by in-situ measurement of residual water hardness using to specify ion-selective sensor technology that allows the Capacity of the ion exchange resins in the plant to optimal use water consumption for flushing and regeneration minimize processes and ultimately profitability and operational reliability for downstream processes increase.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Ver fahren gemäß Definition nach Patentanspruch 1 sowie mit einer Anordnung umfassend die Merkmale nach Patentanspruch 4, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.The object of the invention is achieved with a Ver drive as defined in claim 1 and with a Arrangement comprising the features of claim 4, wherein the subclaims at least useful configurations and Represent further training.
Erfindungsgemäß wird aus der Prozeßwasserströmung ein Teilstrom abgezweigt, wobei der Teilstrom eine minimierte Leckrate besitzen soll. Dieser Teilstrom wird über eine steuerbare Ventileinheit auf eine ionenselektive Sensorik geführt.According to the invention, the process water flow becomes a partial flow branched off, the partial flow a minimized leak rate should own. This partial flow is controllable Valve unit led to an ion-selective sensor system.
Weiterhin werden erfindungsgemäß Steuergrößen für den Teilstrom bereitgestellt, wobei hierfür auf ein Prozeßsignal für die Steuereinheit der Ionentauscheranlage zurückgegriffen wird. Diese Steuergrößen gelangen auf die Ventileinheit, so daß sich der Teilstrom zeitgleich zur Prozeßwasserströmung einstellt.Furthermore, according to the invention, control variables for the partial flow provided, for this purpose on a process signal for the Control unit of the ion exchanger system is used. These control variables reach the valve unit, so that the partial flow sets at the same time as the process water flow.
Der Teilstrom wird hinsichtlich seiner Ionenkonzentration mit einer speziellen Sensorik überwacht, wobei mit dem Erreichen und/oder dem Überschreiten vorgegebener Grenzwerte der Rege nerationsprozeß der Ionentauscheranlage ausgelöst und durch geführt wird.With regard to its ion concentration, the partial stream is also a special sensor system monitors, when reaching and / or exceeding predetermined limits of the rain Generation process of the ion exchanger plant triggered and by to be led.
Außerhalb von Entnahmezeiten von Prozeßwasser wird der Teil strom unterbrochen und es besteht in bevorzugter Weise die Möglichkeit, über die Ventileinheit der Sensorik Kalibrier flüssigkeit zur Eichung und Kontrolle zuzuführen.Outside of process water withdrawal times, the part current interrupted and there is preferably the Possibility to calibrate via the valve unit of the sensor system supply liquid for calibration and control.
Zum Erreichen der gewünschten Meßgenauigkeiten wird die bestimmte Ionenkonzentration mit erfaßten Temperaturwerten des Teilstroms im Probenkanal korreliert.To achieve the desired measuring accuracy, the determined ion concentration with recorded temperature values of the Partial flow correlated in the sample channel.
Anordnungsseitig ist gemäß der Erfindung am Ausgang der Wasserenthärtungs-Ionentauscheranlage mit Regenerationseinheit ein Teilstromkanal vorhanden, welcher von der Prozeßwasser führung abzweigt. Der Teilstromkanal steht mit mindestens einem Ventil einer Ventilgruppe, die wiederum eine Ventileinheit bildet, in Verbindung.On the arrangement side, according to the invention, the outlet is the Water softening ion exchanger system with regeneration unit a partial flow channel available, which of the process water leadership branches. The partial flow channel is at least one Valve of a valve group, which in turn is a valve unit forms, in connection.
Die Ausgänge der Ventile führen auf einen Probenkanal, wobei im Probenkanal mindestens ein ionenselektiver Ca-/Mg-Sensor sowie ein Temperatursensor angeordnet sind. Die vorstehend genannten Sensoren liefern Ausgangssignale, die an einen Meßautomaten, umfassend eine elektronische Auswerteeinrichtung gelangen.The outputs of the valves lead to a sample channel Sample channel at least one ion-selective Ca / Mg sensor as well a temperature sensor are arranged. The above Sensors deliver output signals that are sent to a measuring machine, comprehensively arrive an electronic evaluation device.
Die Steuereinheit für die Ionentauscheranlage ist mit dem Meßautomaten so verbunden, daß ein bidirektionaler Signal austausch erfolgen kann. Der Meßautomat selbst liefert Steuersignale zur Ventileinheit.The control unit for the ion exchanger system is with the Measuring machines connected so that a bidirectional signal exchange can take place. The measuring machine itself delivers Control signals to the valve unit.
Anordnungsseitig wirkt die Ventileinheit weiterhin mit einem Speicher zur Aufnahme von Kalibrierflüssigkeiten zusammen, wobei jeweils mindestens ein Speichergefäß auf mindestens ein Ventil der Ventilgruppe führt.On the arrangement side, the valve unit continues to act with a Memory for storing calibration liquids together, wherein at least one storage vessel each has at least one Valve of the valve group leads.
Um möglichst geringe Leckraten bezüglich der Prozeßwasser strömung zu erreichen, besitzt der Probenkanal einen geringen Durchmesser, bevorzugt im Bereich ≦ 3 mm.To keep leak rates as low as possible with regard to the process water To achieve flow, the sample channel has a low Diameter, preferably in the range of ≦ 3 mm.
Zum definierten Einstellen und Steuern des Teilstroms ist eine Pumpe vorhanden, welche vom Meßautomaten aktivierbar ist. Alternativ besteht die Möglichkeit, daß sich die Teilströmung hydrostatisch einstellt.To define and control the partial flow is a Pump available, which can be activated by the measuring machine. Alternatively, there is the possibility that the partial flow hydrostatically adjusted.
Der Meßautomat kann über eine geeignete Schnittstelle mit einem Personal Computer zur Datenauswertung und Vorgabe von Steuer größen verbunden werden, wobei die Datenübertragung sowohl drahtlos als auch drahtgebunden erfolgen kann. Für die draht lose Übertragung wird bevorzugt eine Telemetrieeinheit verwen det, und es besteht die Möglichkeit, datenübertragungsseitig ein öffentliches GSM-, UMTS- oder DECT-Standard-Telekommuni kationsnetz zu nutzen.The measuring machine can be connected to a suitable interface Personal computer for data evaluation and tax specification sizes are connected, with data transmission both can be done wirelessly as well as wired. For the wire loose transmission, a telemetry unit is preferred det, and there is the possibility of data transmission side a public GSM, UMTS or DECT standard telecommunication to use the cations network.
Die Ionentauscheranlage mit Regenerationseinheit besitzt elektrisch oder hydraulisch ansteuerbare Stellventile, um die Betriebsführung von Enthärten auf Regenerieren respektive Spülen umstellen zu können.The ion exchange system with regeneration unit has electrically or hydraulically controllable control valves to the Operational management of softening on regeneration respectively To be able to switch rinsing.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in Verbindung mit der zugehörigen Anordnung eine kontinuierliche, qualitätsorien tierte Grenzwertüberwachung bezüglich der Belastung eines Ionenaustauschers auf der Grundlage der Ermittlung der Rest härte, verbunden mit einer automatisierten Betriebssteuerung der Ionentauscheranlage selbst. So kann mit Inbetriebnahme der Enthärtungsanlage für den nachfolgenden Prozeß sofort und ständig der Prozeßwasser-Härtegrad überwacht und beeinflußt werden. Insbesondere dann, wenn die Anlagen bereits längeren Standzeiten ausgesetzt waren, kann dies über die Bestimmung des Härtegrads sofort erkannt werden und es können geeignete Maßnahmen getroffen werden, um nicht den Anforderungen Genüge tragendes Prozeßwasser von nachgeordneten Einrichtungen fern zuhalten bzw. um ein rechtzeitiges Umschalten auf redundant vorhandene Ionenaustauscher zu veranlassen.The method according to the invention enables in connection with the associated arrangement of a continuous, quality theory Limit monitoring with regard to the load on a Ion exchanger based on the determination of the rest hardness, combined with an automated operational control the ion exchanger system itself Softening system for the subsequent process immediately and the process water hardness is constantly monitored and influenced become. Especially when the systems have been around for a long time Have been exposed, this can be determined by determining the Degrees of hardness can be recognized immediately and suitable ones can be found Measures are taken to meet the requirements carrying process water away from downstream facilities or to switch to redundant in good time to cause existing ion exchangers.
Ein weiterer Vorteil liegt erfindungsgemäß darin, daß eine Eigenüberwachung durch das Verfahren möglich ist, wobei hier auf eine automatische Eichung und Kalibrierung außerhalb der Enthärtungszeiten zurückgegriffen wird.Another advantage of the invention is that a Self-monitoring is possible through the procedure, whereby here for automatic calibration and calibration outside of the Softening times is used.
Demnach werden die Meßwerte mit hoher Genauigkeit und repro duzierbar bereitgestellt, indem vorab bzw. zyklisch eine auto matisierte Kalibrierung für definierten Flüssigkeiten erfolgt. Diese Flüssigkeiten werden durch entsprechendes Öffnen oder Schließen der Ventile bzw. der Ventilgruppe in der Ventilein heit dem Probenkanal zugeführt, welcher dann temperaturbewertet im Durchfluß die Ionenkonzentration der Eichflüssigkeiten bestimmt, um einen Eichprozeß auszulösen respektive Korrektur werte bereitzustellen, die bei nachfolgender in situ-Messung Berücksichtigung finden.Accordingly, the measured values are reproduced with high accuracy and can be made available by an auto automated calibration for defined liquids. These liquids are opened or opened accordingly Close the valves or the valve group in the valve unit is fed to the sample channel, which then evaluates the temperature in the flow the ion concentration of the calibration liquids determined to trigger a calibration process or correction to provide values for subsequent in situ measurement Find consideration.
Durch den angeschlossenen Personal Computer besteht die Möglichkeit einer intelligenten Datenauswertung sowie zum Langzeitmonitoring der beschriebenen Anordnung.This is due to the connected personal computer Possibility of intelligent data evaluation as well as Long-term monitoring of the arrangement described.
Über den Meßautomaten können die Stellventile zur Betriebs führung der Ionentauscheranlage nach dem Master-Slave-Betrieb angesteuert werden, so daß automatisch nach Erreichen bestimm ter Sättigungsgrenzen der Ionenaustauscher die angeschlossene Regenerationseinheit aktivierbar ist, wodurch sich insgesamt eine optimalere Ausnutzung des Leistungsvermögens der Ionen austauscher über ein vorgegebenes Zeitintervall einstellt. The control valves can be operated via the measuring machine Management of the ion exchanger system after master-slave operation are controlled so that automatically determine after reaching ter saturation limits of the ion exchangers the connected Regeneration unit can be activated, resulting in a total a better use of the performance of the ions sets the exchanger over a specified time interval.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels sowie unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert werden.The invention is illustrated below with the aid of an embodiment game and explained with the help of a figure become.
Die Figur zeigt hierbei eine prinzipielle Darstellung des Aufbaus einer Anordnung, mit deren Hilfe ein Betreiben einer Wasserenthärtungs-Ionentauscheranlage mit Regenerationseinheit durch in situ-Messung der Wasserhärte erfolgen kann.The figure shows a basic representation of the Development of an arrangement with the help of which an operation Water softening ion exchanger system with regeneration unit can be done by measuring the water hardness in situ.
Eine Speisewasserzuführung 3 gelangt auf eine Baugruppe zur Wasserenthärtung, welche mindestens einen Ionenaustauscher 1 und eine zugeordnete Regenerationseinheit 2 umfaßt. Ausgangs seitig dieser Baugruppe steht enthärtetes Prozeßwasser 4 zur Verfügung.A feed water supply 3 reaches a module for water softening, which comprises at least one ion exchanger 1 and an associated regeneration unit 2 . On the output side of this assembly, softened process water 4 is available.
An geeigneter Stelle zweigt ein Teilstromkanal 7 von der Prozeßwasserführung 4 ab.At a suitable point, a partial flow channel 7 branches off from the process water supply 4 .
Die Regenerationseinheit 2 und der Ionenaustauscher 1 werden über eine Steuereinheit 5, die nicht gezeigte Stellventile aktiviert, betrieben.The regeneration unit 2 and the ion exchanger 1 are operated via a control unit 5 which activates control valves (not shown).
Die Güte des Prozeßwassers 4 aus dem Speisewasser 3 wird durch eine kontinuierliche Überwachung der Teilströmung im Teil stromkanal 7, der durch die Meßeinrichtung 6 fließt, quasi am Prozeß orientiert ermittelt.The quality of the process water 4 from the feed water 3 is determined by continuously monitoring the partial flow in the partial flow channel 7 , which flows through the measuring device 6, as it were, based on the process.
Der Teilstromkanal 7 führt auf eine Ventileinheit 9, welche mehrere Ventile oder Ventilgruppen umfaßt. Ausgangsseitig der Ventileinheit 9 befindet sich ein Probenkanal, der durch eine Sensoreinheit 11 hindurchführt. Die Strömung im Teilstromkanal 7 bzw. im Probenkanal wird entweder mit Hilfe einer Pumpe 10 bestimmt oder stellt sich durch den gegebenen hydrostatischen Druck ein.The partial flow channel 7 leads to a valve unit 9 , which comprises several valves or valve groups. On the output side of the valve unit 9 there is a sample channel which leads through a sensor unit 11 . The flow in the partial flow channel 7 or in the sample channel is either determined with the aid of a pump 10 or is set by the given hydrostatic pressure.
Der Probenkanal weist einen sehr kleinen Durchmesser zum Gewährleisten einer minimalen Leckrate, bevorzugt ≦ 3 mm auf. Der in der Meßeinrichtung 6 integrierte Meßautomat bildet eine weitere Steuereinheit, welche bidirektional mit der Steuerein heit 5 für die Regenerationseinheit 2 bzw. den Ionenaus tauschern 1 verbunden ist.The sample channel has a very small diameter to ensure a minimal leak rate, preferably ≦ 3 mm. The measuring machine 6 integrated in the measuring device forms a further control unit, which is connected bidirectionally to the control unit 5 for the regeneration unit 2 or the ion exchangers 1 .
Die Steuereinheit des Meßautomaten 8 gibt prozeßorientiert Steuergrößen für die Ventileinheit 9 vor, so daß der Strom im Probenkanal definiert einstellbar ist.The control unit of the measuring machine 8 specifies process-oriented control variables for the valve unit 9 , so that the current in the sample channel can be set in a defined manner.
In der Sensoreinheit 11 ist mindestens ein ionenselektiver Ca- /Mg-Sensor 12 mit einer Meßempfindlichkeit im Bereich bis zu 10-7 mol/l sowie ein Temperatursensor mit einer Temperaturdrift < ±0,1 K angeordnet, welche Ausgangssignale liefern, die auf die Steuereinheit des Meßautomaten 8 gelangen.Arranged in the sensor unit 11 is at least one ion-selective Ca / Mg sensor 12 with a measuring sensitivity in the range up to 10 -7 mol / l and a temperature sensor with a temperature drift <± 0.1 K, which deliver output signals which are sent to the control unit of the measuring machine 8 .
Über einen bidirektionalen Datenaustausch zwischen der Steuer einheit 5 und dem Meßautomaten 8 wird analog zur Strömung des Prozeßwassers 4 der Teilstrom im Teilstromkanal 7 bzw. der Strom im Probenkanal realisiert, indem die Ventileinheit 9 zeitgleich mit Steuerausgangssignalen der Steuereinheit 5 aktiviert wird.Via a bidirectional data exchange between the control unit 5 and the measuring machine 8 , the partial flow in the partial flow channel 7 or the current in the sample channel is realized analogously to the flow of the process water 4 by the valve unit 9 being activated at the same time as control output signals from the control unit 5 .
In dem Fall, wenn eine erreichte Grenze maximaler Belastung der Ionenaustauscher 1 durch geänderten Härtegrad mittels der Sensoreinheit 11 ermittelbar ist, wird über den Meßautomaten 8 der Steuereinheit 5 ein Umschaltbefehl zugeleitet, so daß der Regenerationsprozeß eingeleitet werden kann.In the event that an reached maximum load of the ion exchanger 1 due to a changed degree of hardness can be determined by means of the sensor unit 11 , a switchover command is sent to the control unit 5 via the measuring machine 8 , so that the regeneration process can be initiated.
Hierdurch ist sichergestellt, daß die Ionentauscheranlage vor gegebene Grenzwerte nicht überschreitet und der Regenerations prozeß zu einem optimalen Zeitpunkt und im gewünschten Umfang eingeleitet wird.This ensures that the ion exchange system before given limit values and the regeneration process at an optimal time and to the desired extent is initiated.
Außerhalb von Entnahmezeiten des Prozeßwassers 4 erfolgt eine Eigenüberwachung der Meßeinrichtung 6, indem mittels des Meßautomaten 8 und der dort befindlichen Steuerung und der Ventileinheit 9 in Verbindung mit dem Kalibrierspeicher 14 Eichzyklen mit definierten Kalibrierflüssigkeiten veranlaßt werden. Durch Schließen des Ventils für den Teilstromkanal 7 und Öffnen der mit dem Kalibrierspeicher verbundenen Ventile oder einer entsprechenden Ventilgruppe gelangen dann, ggfs. selektiv einzelne Flüssigkeiten in die Sensoreinheit 11, wodurch die gewünschte Eichung bzw. das Ermitteln von Kalibriergrößen für die nachfolgende in situ-Messung realisierbar ist.Outside of the withdrawal times of the process water 4 , the measuring device 6 is self-monitored, by means of the measuring machine 8 and the control there and the valve unit 9 in connection with the calibration memory 14, calibration cycles with defined calibration liquids are initiated. By closing the valve for the partial flow channel 7 and opening the valves connected to the calibration memory or a corresponding valve group, individual liquids then possibly enter the sensor unit 11 , whereby the desired calibration or the determination of calibration variables for the subsequent in situ measurement is feasible.
Ein Personal Computer-System 15 kann über eine Schnittstelle an die Steuereinheit des Meßautomaten 8 angeschlossen werden, um ein Langzeitmonitoring, aber auch eine qualitative Bewertung des Sensorsystems in der Sensoreinheit 11 durchzuführen.A personal computer system 15 can be connected via an interface to the control unit of the measuring machine 8 in order to carry out long-term monitoring but also a qualitative evaluation of the sensor system in the sensor unit 11 .
Alternativ oder über das PC-System 15 besteht die Möglichkeit der Fernwartung oder zur telemetrischen Datenübertragung, indem die vorgesehene Schnittstelle am Meßautomaten 8 mit einem geeigneten Modem verbunden wird, welches einen Datentransfer über öffentliche Telekommunikationsnetze gestattet.Alternatively, or via the PC system 15, there is the possibility of remote maintenance or for telemetric data transmission by connecting the provided interface on the measuring machine 8 to a suitable modem, which allows data transfer via public telecommunications networks.
Insgesamt ermöglicht die mit dem Ausführungsbeispiel beschrie bene Lösung eine kontinuierliche qualitätsorientierte Grenz wertüberwachung, nämlich der Resthärte des Prozeßwassers, welches über eine Wasserenthärtungs-Ionentauscheranlage geführt wird. Durch laufende Messung der Härtewerte kann auf den Belastungszustand des oder der Ionenaustauscher geschlossen werden, um einen Regenerationsprozeß rechtzeitig einzuleiten. In Entnahmepausen wird automatisch über geeignete Einrichtungen ein Eich- und Kalibrierprozeß eingeleitet, so daß die ge wünschten Meßgenauigkeiten erreicht werden können. Letztendlich gelingt unter Anwendung des Verfahrens, die Kapazität des Ionentauscherharzes optimal auszunutzen und den Verbrauch von Wasser für Spül- und die erwähnten Regenerationsprozesse zu minimieren, so daß sich die Wirtschaftlichkeit entsprechender Enthärtungsanlagen erhöht.Overall, the described with the embodiment bene solution a continuous quality-oriented limit value monitoring, namely the residual hardness of the process water, which passed over a water softening ion exchange system becomes. By continuously measuring the hardness values, the Load condition of the ion exchanger (s) closed to initiate a regeneration process in time. Appropriate facilities are automatically used during pauses a calibration and calibration process initiated so that the ge desired accuracy of measurement can be achieved. At long last succeeds using the procedure, the capacity of the Optimal use of ion exchange resin and the consumption of Water for rinsing and the regeneration processes mentioned minimize, so that the economy is more appropriate Softening systems increased.
Claims (8)
- 1. Abzweigen eines eine Minimale Leckrate aufweisenden Teilstroms des Prozeßwassers, wobei der Teilstrom über eine steuerbare Ventileinheit auf die Sensorik gelangt;
- 2. Festlegen von Steuergrößen für den Teilstrom auf der Basis eines von einer Steuereinheit für die Ionentauscheranlage vorgegebenen Prozeßsignals, wobei diese Steuergrößen auf die Ventileinheit geführt sind, so daß der Teilstrom sich zeit gleich zur Prozeßwasserströmung einstellt, und
- 3. laufende Überwachung von Ionenkonzentrationen im Teilstrom mittels der Sensorik, wobei mit Erreichen oder Überschreiten vorgegebener Grenzwerte der Regenerationsprozeß der Ionen tauscheranlage durchgeführt wird.
- 1. branching off a partial flow of the process water having a minimum leak rate, the partial flow reaching the sensors via a controllable valve unit;
- 2. Establishing control variables for the partial flow on the basis of a process signal specified by a control unit for the ion exchanger system, these control variables being guided to the valve unit, so that the partial flow adjusts itself to the process water flow at the same time, and
- 3. Continuous monitoring of ion concentrations in the partial flow by means of the sensor system, the regeneration process of the ion exchanger system being carried out when predetermined limit values are reached or exceeded.
- 1. ausgangsseitig der Wasserenthärtungs-Ionentauscheranlage mit Regenerationseinheit (1; 2) aus der Prozeßwasserführung (4) ein Teilstromkanal (7) abzweigt, wobei der Teilstromkanal (7) mit einer steuerbaren Ventileinheit (9) verbunden ist,
- 2. die Ausgänge der Ventile auf einen Probenkanal führen und im Probenkanal mindestens ein ionenselektiver Ca-/Mg-Sensor (12) sowie ein Temperatursensor (13) angeordnet sind, welche Ausgangssignale liefern, die in einen Meßautomaten (8) gelangen,
- 3. die Steuereinheit (5) für die Ionentauscheranlage mit dem Meßautomaten (8) zum bidirektionalen Signalaustausch ver bunden und der Meßautomat (8) mit der Ventileinheit (9) verbunden ist und
- 4. weiterhin der Ventileinheit (9) ein Speicher (14) zur Auf nahme von Kalibrierflüssigkeiten vorgeschaltet ist.
- 1. on the output side of the water softening ion exchanger system with regeneration unit ( 1 ; 2 ) branches off a partial flow channel ( 7 ) from the process water supply ( 4 ), the partial flow channel ( 7 ) being connected to a controllable valve unit ( 9 ),
- 2. lead the outputs of the valves to a sample channel and at least one ion-selective Ca / Mg sensor ( 12 ) and a temperature sensor ( 13 ) are arranged in the sample channel, which supply output signals which reach an automatic measuring machine ( 8 ),
- 3. the control unit ( 5 ) for the ion exchanger system with the measuring machine ( 8 ) for bidirectional signal exchange and the measuring machine ( 8 ) is connected to the valve unit ( 9 ) and
- 4. the valve unit ( 9 ) is further connected to a memory ( 14 ) for receiving calibration liquids.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
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