DE69121023T2

DE69121023T2 - Verfahren und System zur kontinuierlichen Überwachung und Regelung von Entchlorisierungsrückständen in einem Prozesstrom

Info

Publication number: DE69121023T2
Application number: DE1991621023
Authority: DE
Inventors: Wayne B Huebner; James W Stannard; Gregory Stockinger; Grouw Albert Van
Original assignee: Wallace and Tiernan Inc
Current assignee: US Filter Wallace and Tiernan Inc
Priority date: 1990-07-09
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2011-04-27
Also published as: EP0466303A3; DE69121023D1; CA2040114A1; EP0466303A2; EP0466303B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und ein System zur kontinuierlichen Überwachung und Steuerung eines Prozesstroms im Hinblick auf Rückstände eines Entchlorungsmittels. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein System zur kontinuierlichen Überwachung und Steuerung eines Prozesstroms, in dem Rückstände eines Entchlorungsmittels enthalten sind, durch aktivierende Beaufschlagung einer daraus abgenommenen Probe mittels eines Analysemittels zur Bestimmung der im Prozesstrom enthaltenen Menge an Rückständen des Entchlorungsmittels. Entchlorung ist hier als die vollständige oder partielle Entfernung eines Oxidationsmittels, einschliesslich Chlor, durch die gesteuerte Beigabe eines Reduktionsmittels, definiert.

Hintergrund der Erfindung

Chlor wird allgemein dazu benützt, um den Prozesstrom von Abwasserkläranlagen zu desinfizieren und den Biobewuchs in Kühlsystemen zu steuern. Da Chlor an sich ein hochwirksames Desinfektions- und Oxidationsmittel ist, ist jegliches im Prozess nicht verbrauchte Chlor gleichermassen wirksam bei der Zerstörung von Leben im Wasser.
Um die Rückstände von Chlor aus dem Prozesstrom zu entfernen oder nennenswert zu vermindern, wird oft ein Entchlorungsmittel oder eine Entchlorungseinrichtung benutzt. Typischerweise wird dem Prozesstrom Schwefeldioxid (SO&sub2;) hinzugegeben, um im Mengenverhältnis mit dem restlichen Chlor zu reagieren. Wenn mehr SO&sub2; hinzugegeben wird als Rückstände an Chlor im Prozesstrom enthalten sind, wird das Chlor vollständig beseitigt.
Die Menge an nicht reagiertem, gelöstem SO&sub2; (also restlichem Entchlorungsmittel), das im Prozesstrom verbleibt, soll vorzugsweise bei einer niedrigen, aber nachweisbaren Konzentration gehalten werden, um die Entfernung des restlichen Chlors sicherzustellen und den Sauerstoffverbrauch niedrigzuhalten. Diese Art von Behandlung schützt nicht nur das Leben im Wasser, sondern führt zu einem wirksameren Gebrauch von dem Prozesstrom hinzugegebenen Zusatzmittein Cl&sub2; und SO&sub2;. Es stehen jedoch keine vollständig akzeptablen Verfahren oder Systeme zur Verfügung, um die Menge an restlichem Entchlorungsmittel in einem kontinuierlichen Prozesstrom, dem zuvor ein chlorhaltiges Desinfektions- und Oxidationsmittel hinzugegeben worden ist, unmittelbar zu überwachen und zu steuern.
Ein Beispiel für ein Verfahren zur Bestimmung der Konzentration eines chemischen Bestandteils in einem Fluid wird in der US Patentschrift 2,560,317 vorgestellt. Das dort vorgestellte Verfahren ist zur Ermittelung der Konzentration von Chlorrückständen in einem Prozesstrom besonders gut geeignet. Das Verfahren sieht die Entfernung von Chlor aus einem aus dem Prozesstrom abgeleiteten Probestrom vor, indem die Probe durch ein Aktivkohlebett geleitet wird und anschliessend Chlor in einer variablen und bestimmbaren Rate hinzugefügt wird, um die relative Konzentration von Chlor in diesem Strom mit der relativen Konzentration von Chlor in einer unbehandelten Prozesstromprobe zu vergleichen. Wenn durch Anpassung der Chlorbeimengungsrate der Vergleich keinen Unterschied mehr aufzeigt, liefert die bestimmbare Rate der Hinzufügung von Chlor zu der chlorfreien Prozesstromprobe ein exaktes Mass der im Prozesstrom enthaltenen Menge an Chlor. Es wurde festgestellt, dass Jod ein geeigneter Austauschstoff für Chlor ist, wenn es dem chlorfreien Strom hinzufügt wird. Obwohl dieses Verfahren die Messung des Gehalts an Restchlor erlaubt, gibt es doch keinerlei Aufschlüsse über die Messung von Resten eines Entchlorungsmittels in einem Prozesstrom.
Andere Beispiele von Verfahren zur Messung und On-line- Regelung eines Nullrests von Chlor werden in Finger, R.E. et al, "Development Of An On-Line Zero Chlorine Residual Measurement And Control System" in Journal der Water Pollution Control Fed., Band 57, Nr.11, 1068 (1985) vorgestellt. Finger et al erkennen an, dass keine Techniken zur Verfügung stehen, Nullreste von Chlor unmittelbar zu überwachen und zu steuern, und auch, dass keine Techniken zu einer kontinuierlichen Analyse zur Überwachung von Resten an Entchlorungsmittel (d.h. an gelöstem SO&sub2;) zur Verfügung stehen.
Finger et al nennen ein vorwärtsgekoppeltes System, welches ein Ausflusstromsignal und ein Restchlorsignal vorsieht, die unmittelbar vor dem Entchlorungspunkt gemessen werden. Weiterhin nennen Finger at al ein System mit rückgekoppelter Restmengenkontrolle, bei dem die Entchlorungsprobe mit grossen Mengen von Chlorgasreagenzien oder flüssigen Hypochloritreagenzien beaufschlagt werden, ehe die Probe des Entchlorungsmittels untersucht wird. Finger et argumentieren jedoch, dass beide Verfahren unzulänglich sind, da sie eine genau eingehaltene Strömungsrate der Probe und der beaufschlagten Reagenzien zur Voraussetzung haben. Die Beaufschlagung einer Probe mit Chlor oder Hypochlorit ist ausserdem Störungen ausgesetzt, die durch Reaktion mit anderen im Prozesstrom vorhandenen Verunreinigungen (z.B. Ammoniak) entstehen.
Als Versuch, über diese Probleme hinwegzukommen, schlagen Finger et al ein komplexes Rückkopplungskonzept vor, wobei das abfliessende Entchlorungsmittel mit dem chlorhaltigen Abfluss beaufschlagt wird, um so eine Probe zu bilden, die mit herkömmlichen Chloranalysemitteln gemessen werden kann. Die Abflussraten werden mittels Behältern mit konstantem Gefälledruck in einem 1:1 Verhältnis gehalten, und das restliche Chlor des abfliessenden Entchlorungsmittels wird auf Basis der jeweils im dem chlorhaltigen und dem entchlorten Abfluss gemessenen Reste elektronisch berechnet unter Verwendung der Gleichung
Cpost =2 Cmeas - Cpre
wobei
Cpost = restliches Chlor im entchlorten Abfluss
Cpre = restliches Chlor im Abfluss vor der Entchlorung
Cmeas = restliches Chlor im 1:1 Gemisch der entchlorten und noch nicht entchlorten Abflüsse.
Das Verfahren erfordert die Verwendung zweier Analalyseeinrichtungen zur Bestimmung der Menge an restlichem Chlor im entchlorten Abluss. Ein Fülle an Instrumentarium wird benötigt, da die Schwankungsbreite der Technik zur Rückstandsmessung so weit vermindert werden muss, dass die Aussteuerung innerhalb festgesetzter Grenzen sichergestellt ist. Das restliche Entchlorungsmittel wird berechnet und gesteuert aufgrund der summierten Ausgabe der beiden Rückstandsanalyseeinrichtungen.
Alle bis hierher besprochenen Systeme sind in der Installierung kostenaufwendig und weisen erhebliche Betriebskosten auf, verbunden mit Kosten für die Wartung, das Abpumpen von Proben und für Reagenzien. Diese Systeme sind oftmals in sich unstabil und produzieren Messfehler, die typischerweise die festgesetzten sicheren Rückstandsgrenzen um mehrere Grössenordnungen überschreiten. Das ist umso weniger tragbar, als die Entchlorungssteuerung weiterhin ein Feld zunehmend einschneidender behördlicher Umweltschutzbestimmungen bildet.
Offensichtlich besteht Bedarf an einem Verfahren und System zur unmittelbaren Überwachung und Steuerung eines kontinuierlichen Prozesstroms im Hinblick auf restliches Entchlorungsmittel. Verfahren und System sollten es ermöglichen, restliche Chlorbestandteile im Prozesstrom vollständig zu entfernen bei gleichzeitiger Minimierung des Restgehalts an Entchlorungsmittel. Überwachung und Steuerung sollten unter Bedingungen stattfinden, bei denen der Umfang an Zusatzstoffen und der dem Prozess abgenommenen Proöe relativ gering gehalten ist. Darüber hinaus sollten die verwendeten Zusatzmittel relativ stabil und keinen Störungen aufgrund chemischer Reaktionen mit anderen, möglichererweise im Prozesstrom befindlichen, Verunreinigungen ausgesetzt sein. Die Erfindung erfüllt dieses Bedürfnis.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung betrifft Verfahren und Systeme zur Überwachung und Steuerung der Menge eines Entfernungsmittel für ein Desinfektionsmittel in einem kontinuierlichen Prozesstrom. Das Entfernungsmittel für das Desinfektionsmittel wird dem Prozesstrom mit Überschuss zugeführt, damit Rückstände an Desinfektionsmittel, das dem Prozesstrom vorher hinzugegeben worden ist, vermindert oder beseitigt werden.
Die Verfahren nach der Erfindung umfassen das kontunierliche Abnehmen einer Probe aus dem Prozesstrom und das kontinuierliche Hinzugeben eines von dem Desinfektionsmittel verschiedenen Analysemittels zur Probe, in einer ausreichenden Menge, damit das Analysemittel vollständig mit dem Entfernungsmittel für das restliche Reaktionsmittel reagieren kann und eine nicht reagierte Menge an Analysemittel zurückbleibt, oder im Falle einer unvollständigen Beseitigung des Desinfektionsmittels zu dem restlichen Desinfektionsmittel hinzukommt. Es wird ene ausreichende Zeit ermöglicht, damit das Analysemittel vollständig mit dem Entfernungsmittel für das Desinfektionsmittel reagieren kann. Im Anschluss wird die Probe kontinuierlich analysiert, um die Menge an nicht reagiertem Analysemittel oder Analysemittel nebst Desinfektionsmittel zu bestimmen, welche in der Probe verblieben sind. Basierend auf der Menge an hinzugefügtem Analysemittel und der Menge an nicht reagiertem Analysemittel, welches nach der Reaktion in der Probe verbleibt, wird die Menge an restlichem Entfernungsmittel für das Desinfektionsmittel bestimmt. Unter Verwendung der bestimmten Menge an restlichem Desinfektionsmittel oder Entfernungsmittel für das Desinfektionsmittel wird gezielt die Menge des dem Prozesstrom hinzugefügten Entfernungsmittels für das Desinfektionsmittel geregelt.
Die Systeme der Erfindung umfassen eine Einrichtung zur Abnahme einer Probe aus dem Prozesstrom. Zuführeinrichtungen, die ein Analysemittel, welches vom Desinfektionsmittel verschieden ist, zur Probe hinzufügen, sind vorgesehen, um eine Menge an Analysemittel zuzuführen, die ausreicht, vollständig mit dem restlichen Entfernungsmittel für das Desinfektionsmittel zu reagieren und eine nicht reagierte Menge an Analysemittel zurückzulassen. Analyseeinrichtungen zum Analysieren der das hinzugefügte Analysemittel enthaltenden Probe sind vorgesehen, damit die Menge an restlichem Entfernungsmittel für das Desinfektionsmittel in der Probe bestimmt werden kann. Steuereinrichtungen sind vorgesehen, die in Abhängigkeit von den Analyseeinrichtungen und den Zuführeinrichtungen kontinuierlich gezielt die Menge des dem Prozesstrom zugeführten Entfernungsmittels für das Desinfektionsmittel verändern auf der Basis der bestimmten Menge an Entfernungsmittel für das restliche Desinfektionsmittel.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens und Systems nach der Erfindung.
Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens und Systems nach der Erfindung.
Figur 3 ist eine geschnittene Teilansicht eines Gasreinigers gemäss einer Ausführungsform der Erfindung.
Figur 4 ist eine Gesamtansicht einer Restmengenanalyseanlage, wie sie verwendet wird, um die Menge an restlichem Entchlorungsmittel in einer Prozessprobe zu bestimmen.

Eingehende Beschreibung der Erfindung

Es wird nun Bezug auf die Zeichnung genommen, in der gleiche Bezugsnummern sich auf gleiche Teile beziehen: die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils ein System 10 zur Überwachung und Steuerung der Menge an in einem Prozesstrom 12 enthaltenem restlichen Entchlorungsmittel.
In Figur 1 wird, sobald der Prozesstrom 12 entchlort ist, die Menge an restlichem Entchlorungsmittel (d.h. an nicht reagiertem SO&sub2;) durch kontinuierliche Abnahme eines Probestroms 18 an einer der SO&sub2;-Quelle 16 nachgeschalteten Stelle bestimmt. Die Probe wird abgenommen mittels einer Pumpe 20 und zu einem Behälter 22 mit konstanter Füllstandshöhe transportiert.
Typischerweise reicht ein Probestrom von etwa 3,79 bis 7,57 l/min aus, damit die Menge an restlichem Entchlorungsmittel im Prozesstrom überwacht und gesteuert werden kann. Überschüssiges Probematerial wird verwendet, um ein Filterelement in einem Y-Anschlusstück 26 zu reinigen. Die überschüssige Probe wird aus dem System 10 mittels des Öffnungsventils 24 direkt stromabwärts vom Y-Anschlusstück 26 und durch Auffangen des Überlaufs aus dem Behälter 22 mit konstanter Füllstandhöhe entfernt.
Die überschüssige Probe im Behälter 22 mit konstanter Füllstandhöhe überströmt ein Innenrohr 23 und fliesst in den Strom 28. Der Probenüberschuss wird in einem Abfluss 29 aufgefangen und vorzugsweise in den Prozessstrom 12 zurückgeführt. Die Probe kann auch um den Behälter 22 mit konstanter Füllstandhöhe herum über den Strom 30 zu einer Öffnung 32 geleitet werden, was nachfolgend eingehender beschrieben wird.
Der Behälter 22 mit konstanter Füllstandhöhe sorgt für einen gleichbleibenden Gefälledruck der entchlorten Prozessprobe. Die im Behälter 22 mit konstanter Füllstandhöhe zurückgehaltene entchlorte Prozessprobe wird anschliessend über den Strom 34 zur Öffnung 32 weitergeleitet. Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform wird beim Heraustreten der entchlorten Prozessprobe aus dem Behälter 22 mit konstanter Füllstandhöhe unter dem Einfluss der Schwerkraft ein köntinuierlicher Strom von Analysemittellösung 36, die vom Prozessdesinfektionsmittel verschieden ist, in ausreichender Menge zugeführt, um mit dem restlichen Entchlorungsmittel zu reagieren und eine unreagierte Menge von Analysemittel zurückzubehalten.
Jedes geeignete Analysemittel kann bei der praktischen Umsetzung der Erfindung zur Verwendung kommen. Beispiele von geeigneten Analysemitteln, ohne darauf beschränkt zu sein, sind: Jod, Chlorgas, Hypochloritlösungen und dergleichen, und/oder Mischungen der genannten Mittel. Das gegenwärtig bevorzugte Analysemittel ist Jod. Im Unterschied zu Chlorgas oder Hypochloritlösungen reagiert Jod wesentlich langsamer mit Ammoniak, welches üblicherweise im Prozesstrom von Abwasserkläranlagen vorkommt.
Auch wenn Jod das gegenwärtig bevorzugte Analysemittel ist, kann für praktische Umsetzung der Erfindung jede geeignete Jodquelle verwendet werden. Beispielsweise kann das Jod aus einer Jodquelle (z.B. Bezugszeichen 40 in Figur 1) bezogen werden, oder aus einer Reaktion zwischen Jodat und Jodid stammen. Ein spezielle Art, wie Jod aus einer Reaktion zwischen Jodat und Jodid bezogen werden kann, wird später behandelt.
Wieder unter Bezug auf Figur 1, wird bei einer Ausführungsform in einer bevorzugten Vorgehensweise ein Strom 36 einer Jodlösung aus einer Jodquelle 40 entnommen und mittels einer peristaltischen Pumpe 42 genau zugemessen, um der entchlorten Prozessprobe Jod in einer festgelegten Konzentration und Flussrate zuzuführen. Auf der Basis der Konzentration und Flussrate der Jodlösung kann die genaue Menge an Jod ohne weiteres berechnet werden. Der Jodlösungsstrom 36 wird durch einen Gasreiniger 44 geleitet, um eventuell im Strom 36 enthaltene Gasblasen zu beseitigen. Wie später ausführlicher beschrieben, enthält der Gasreiniger 44 eine hydrophobe Menmbrane 46, um im Strom 36 vorhandene Gasblasen freizusetzen.
Weiterhin wird in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ein getrennter Strom 38 einer Pufferlösung verwendet, um deine Pufferlösung, wie sie in der stromabwärtigen Beaufschlagungsbehandlung verwendet wird in den entchlorten Probestroms einzuführen. Die Pufferlösung wird dem System mittels des Stroms 38 zugeführt, um den pH-Wert des Gemischs zu stabilisieren. Der Pufferlösungsstrom 38 wird aus einer Pufferlösungsquelle 48 bezogen und mittels einer peristaltischen Pumpe 50 zugemessen, um die Pufferlösung bei einer bestimmbaren Flussrate in die entchlorte Prozessprobe einzuführen.
Im Anschluss an die Hinzugabe der Jodlösung und der Pufferlösung zur entchlorten Prozessprobe findet eine chemische Reaktion zwischen Rückständen an Entchlorungsmittel (SO&sub2;) und Jod statt.
Die mit SO&sub2; und I&sub2; vollständig zur Reaktion gelangte Prozessprobe wird durch die Öffnung 32 und in die Analyseeinrichtung 52 geleitet. Die Öffnung 32 wirkt als Einrichtung zur Steuerung der Flussrate der reaktionsbehandelten Prozessprobe in Richtung zur Analyseeinrichtung 52. Die Analyseeinrichtung 52 enthält vorzugsweise eine Ampermeterzelle, die es ermöglicht, dass die Menge an unreagiertem I&sub2; durch unmittelbare Messung bestimmt wird. Die Analyseeinrichtung 52 wird nachfolgend ausführlicher beschrieben und ist ausserdem Gegenstand des US-Patents Nr. 4,822,474.
Auf Grundlage der mittels der Analyseeinrichtung 52 bestimmten Menge an nichtreagiertem I&sub2; und der bekannten gemessenen Menge an I&sub2;, welches dem Jodlösungsstrom 36 zugefügt wurde, kann die im Prozesstrom befindliche restliche Menge an SO&sub2; (also an restlichem Entchlorungsmittel) berechnet werden. Auf Grundlage der berechneten Menge an restlichem Entchlorungsmittel innerhalb des Prozessprobestroms 18 wird die stromabwärts dem Prozesstrom 12 mittels der SO&sub2;- Zuführungseinrichtung 16 zugeführte Menge an SO&sub2; durch die Steuerungseinrichtung 54 gesteuert. Nach Abschluss der Analyse wird die analysierte Probe sodann durch den Strom 55 zwecks Sammlung und Entfernung aus dem System 10 zum Abfluss 29 hin ausgestossen.
Der Fachmann wird erkennen, dass es sich bei der Pumpe 20, dem Behälter 22 mit konstanter Füllstandshöhe, der Öffnung 32, den peristaltischen Pumpen 42 und 50, der Anaylseeinrichtung 52 sowie der Steuereinrichtung 54 sämtlich Teile herkömmlicher Prozessausrüstung handelt. Demgemäss erübrigt sich zum Verständnis des Verfahrens und Systems der Erfindung eine ausführliche Beschreibung ihres Aufbaus und ihrer Wirkungsweise.
Eine weitere Ausführungsform mit einer an dieser Stelle bevorzugten Vorgehensweise ist in Figur 2 gezeigt. Wie in Figur 1 ist auch in Figur 2 ein System 10 zur Überwachung und Steuerung der Menge an restlichem Entchlorungsmittel innerhalb eines Prozesstroms 1 gezeigt, wobei Jod als Beaufschlagungsmittel verwendet wird. Drei der grösseren Unterschiede der in Figur 1 und in Figur 2 gezeigten Ausführungsformen sind folgende: (a) die Art, wie die Jodlösung und die Pufferlösung in das System 10 eingeführt werden, (b) der Ursprung der Jodlösung und (c) der Ort des Gasreinigungsventils 44.
So entstammt beispielsweise in Figur 1 das bei der Beaufschlagungsbehandlung verwendete Jod aus einer Jodquelle 40. Dort wird das Jod in den Prozesstrom mittels des Stroms 36 eingebracht. Auch wird in Figur 1 die Pufferlösung in den Prozesstrom mittels des Stroms 38 eingebracht. Dagegen werden in Figur 2 sowohl die Jodlösung wie die Pufferlösung vermittels des Stroms 39 in den Prozesstrom 34 eingebracht.
In der speziellen Ausführungsform, welche Figur 2 zeigt, entstammt das als Beaufschlagungsmittel verwendete Jod einer chemischen Reaktion zwischen einem Jodat, einem Jodid und einer säurehaltigen Lösung. Beim praktischen Einsatz dieser Ausführungsform der Erfindung werden die säurehaltige Lösung, das Jodat und das Jodid in eine Reaktionskammer oder Reaktionszone 39 zugemessen. Diese Reaktionskammer oder Reaktionszone befindet sich stromaufwärts von dem Punkt, an dem die daraus hervorgehende Jodlösung in den Prozesstrom 34 eintritt.
Ein Verfahren, um die Reaktionskomponenten in die Reaktionskammer oder Reaktionszone einzubringen, sieht die Einführung der säurehaltigen Lösung, des Jodats und des Jodids über getrennte Ströme vor, so dass die Komponenten erst dann miteinander kombiniert werden, wenn sie in die Reaktionskammer oder Reaktionszone gelangen. Ein weiteres Verfahren, diese drei Reaktionskomponenten in die Reaktionskammer oder Reaktionszone einzuführen, sieht die Einführung der säurehaltigen Lösung durch einen ersten Strom und die Einführung einer Kombination aus der Jodatlösung und der Jodidlösung über einen zweiten Strom vor (wie z.B. in Figur 2 gezeigt ist).
Wenn die Jodat- und Jodidbestandteile als Jodat-Jodidlösung in die Reaktionskammer oder Reaktionszone eingeführt werden, wird die Jodat-Jodidlösung vorzugsweise auf einem bestimmten alkalischen Niveau gehalten, so dass das Jodat nicht anfängt, mit dem Jodat zu reagieren und so eine über die Minimalmenge an Jod hinausgehende Menge hervorzubringen. Typischerweise sollte, wenn Jodat und Jodid der Reaktionskammer oder Reaktionszone als gemeinsame Lösung zugeführt werden, der pH- Wert der Jodat-Jodidlösung bei wenigstens 9,5 liegen Zur verbesserten Stabilität sollte ein pH-Wert von wenigstens 10,5, vorzugsweise ein Wert von wenigstens 11,5 eingehalten werden.
Jede geeignete Einrichtung kann verwendet werden, um die Jodat-Jodidlösung auf dem angemessenen alkalischen Niveau zu halten. Das an dieser Stelle bevorzugte Verfahren sieht vor, ein geeignetes Metallhydroxid zu verwenden, welches die erfindungsgemässe Beaufschlagungsbehandlung nicht nachteilig beeinflusst. Beispiele von geeigneten Metallhydroxiden, die zu diesem Zwecke verwendbar sind, umfassen, sind, ohne dass die Erfindunh hierauf beschränkt ist: Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, Magnesiumhydroxid und dergleichen und/oder irgendeine Kombination daraus. Anzumerken ist, dass, falls die Jodat- und Jodidreaktionskomponenten über getrennte und unterschiedliche Ströme in die Reaktionskammer oder Reaktionszone geleitet werden und daher erst miteinander reagieren, wenn sie in die Reaktionszone 39 eingetreten sind, keine Notwendigkeit besteht, ein bestimmtes alkalisches Niveau einzuhalten.
Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform werden die Jodat- und die Jodidkomponenten als gemeinsame Lösung durch die Jodat-Jodidquelle 41 zugeführt. Insbesondere wird in Figur 2 die Jodat-Jodidlösung dem Strom 39, der als Reaktionszone wirkt, über den Strom 37 mittels der peristaltischen Pumpe 42 zugemessen.
Zugleich wird dem Strom 39 aus der Quelle 48 mittels der peristaltischen Pumpe 50 entlang dem Strom 47 auch die säurehaltige Lösung zugemessen. W;hrend die säurehaltige Pufferlösung und die Jodat-Jodidlösungen innerhalb des Stroms 39 (d.h. der Reaktionszone) fliessen, reagieren sie miteinander, und bringen so ein jodhaltiges Reaktionsprodukt zur Ausbildung. Dieses Reaktionsprodukt wird für die erfindungsgemässen Beaufschlagungszwecke sodann in den Probestrom 34 eingespeist.
Gelangt die Ausführungsform zur Verwendung, bei der die Jodquelle aus einer Reaktion zwischen Jodat, Jodid und einer säurehaltigen Lösung bezogen wird, kann jedes geeignete Jodat verwendet werden. Beispiele von geeigneten Jodaten umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Metalljodate wie Kaliumjodat, Natriumjodat und dergleichen.
Betreffend das verwendete Jodid als Reaktionskomponente dieser letztgenannten Ausführungsform, kann jedes geeignete Jodid verwendet werden, das in Gegenwart einer säurehaltigen Umgebung mit dem Jodat in der Weise reagiert, dass Jod entsteht. Beispiele für geeignete Jodide umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Metalljodide wie Kaliumjodid, Rubidiumjodid und dergleichen.
Betreffend die verwendete säurehaltige Lösung als Reaktionskomponente der zuletzt besprochenen Ausführungsform, muss diese fähig sein, mit dem Jodat und dem Jodid zu reagieren und ein jodhaltiges Reaktionsprodukt hervorzubringen. Weiterhin darf sie die stromabwärts vorgenommene erfindungsgemässe Beaufschlagungsbehandlung nicht nachteilig beeinflussen.
Jede geignete säurehaltige Lösung kann beim praktischen Einsatz der Erfindung verwendet werden. Typischerweise sind organische oder anorganische Säuren für diesen Zweck geeignet. Beispiele solcher geeigneter säurehaltiger Lösungen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Essigsäure, Schwefelsäure, Salzsäure und dergleichen und/oder irgendeine Kombination daraus. Das gegenwärtig bevorzugte Pufferungsmittel ist Essigsäure.
Da die bei dem Verfahren nach der Erfindung verwendete Pufferlösung säurehaltig ist, kann sie auch als die als Reaktionskomponente vorgesehene säurehaltige Lösung verwendet werden. In diesem Fall würde eine Überschussmenge an Pufferlösung in die Reaktionszone 39 eingebracht werden.
Beim praktischen Einsatz derjenigen Ausführungsform der Erfindung, bei der Jod aus einer Reaktion zwischen einer Jodatlösung, einer Jodidlösung und einer säurehaltigen Lösung bezogen wird, hängen die Flussraten und Konzentrationen der Jodatlösung, der Jodidlösung, der Jodat-Jodidlösung und/oder der säurehaltigen Lösung, zum Teil, von vielen verschiedenen Veränderlichen ab. Beispiele einiger Veränderlicher, die bei der Festlegung der Flussraten und/oder Konzentrationen berücksichtigt werden sollten, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: die Flussrate der den Behälter 22 mit konstanter Füllstandhöhe über den Strom 34 verlassenden Probelösung, die spezifische Zusammensetzung der säurehaltigen Lösung, der pH-Wert der Jodidlösung, die Zeit, die die jeweilige Jodatlösung, Jodidlösung und säurehaltige Lösung benötigen, um miteinander zu reagieren und eine jodhaltige Reaktionsmischung ausbilden, die Menge an Jod, welche für die jeweilige Beaufschlagungsbehandlung benötigt wird, die Normalität des Jods, welches für die jeweilige Beaufschlagungsbehandlung benötigt wird, die Menge und/oder der pH-Wert der Pufferlösung, welche für die jeweilige Beaufschlagungsbehandlung benötigt wird, und dergleichen mehr. Nach Verständnis dieser Ausführungsform der Erfindung sollte ein Fachmann in der Lage sein, die oben genannten Veränderlichen zu berücksichtigen und die zu verwendenden optimalen Flussraten und Konzentrationen der spezifischen Jodatlösung, der spezifischen Jodidlösung und der spezifischen säurehaltigen Lösung zu bestimmen.
Anhand von Figur 3 wird der Gasreiniger 44 aus Figur 1 in weiteren Details beschrieben. Vorzugsweise ist der Gasreiniger 44 ein abgedichteter Behälter mit zylindrischer Gestalt, wobei andere Formen ebenfalls zulässig sind. Der Strom 36 tritt in den Reiniger 44 durch einen Einlass 43 ein und aus dem Auslass 45 aus. Fest eingepasst in den Gasreiniger 44 ist eine hydrophobe Membran 46, welche den im Strom 36 befindlichen Gasblasen gegenüber durchlässig ist. Die Membran 46 ermöglicht es, jedwede in der Jodlösung des Stroms 36 befindlichen Gasblasen zu entfernen, bevor die Jodlösung der entchlorten Prozessprobe zugeführt wird. Die eingeschlossenen Gasblasen werden in die Atmosphäre ausgestossen über die Entlüftungsöffnung 56. Der Gasreiniger 44 stellt sicher, dass die im Strom 36 enthaltene Jodlösung frei von Gasblasen ist, so dass die genaue Menge an Jod, welches der entchlorten Prozessprobe zugeführt wurde, bekannt ist. Im Strom 36 enthaltene Gasblasen würden zu einer ungenauen Messung der Menge an Jod im Strom 36 führen. Schliesslich würde dieser Zustand zu einer ungenauen Messung der Menge an restlichem Entchlorungsmittel innerhalb der Prozessprobe führen.
Es ist zu erwähnen, dass, obwohl nicht dargestellt, die Verwendung des Gasreinigers 44 entlang dem Strom 39 nach Figur 2 von der Konzeption der Erfindung ebenfalls umfasst ist.
In Figur 4 ist der innere Aufbau der Analyseeinrichtung 52 mit weiteren Details gezeigt. Die Restmengenanalyseeinrichtung 60 sieht einen Messfühlerteil 62 und ein Probenentnahmesystem 64 für die Arbeitsflüssigkeit vor. Das Probenentnahmesystem 64 für die Arbeitsflüssigkeit umfasst einen Messfühlerblock 66, welcher den Messfühler 62 hält, sowie einen Flussblock 65, der die Durchlasspfade des Probenentnahmesystems 64 festlegt. Vorzugsweise wird eine Messfühler vom Amperemetertyp verwendet, wobei freiliegende oder offene Elektroden benützt werden können. Ein Behälter 70 mit konstanter Füllstandshöhe hält die zur Untersuchung anstehende Probe unter einem konstanten Gefälledruck. Eine Öffnungsreinigungseinrichtung 72, eine justierbare Flussverzögerung 74, sowie eine Kammer 76 für einen Propellermechanismus gehören ebenfalls zur Anordnung 60. Die verschiedenen inneren Durchlasspfade leiten eine Probe des Flusses durch das Flüssigkeitsprobenentnahmesystem 64 zur Analyse durch den Messfühler 62 und anschliessenden Abführung des Flusses über den Strom 55 zur Sammlung im Abfluss 29.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher verständlich. Diese Beispiele dienen dazu, Ausführungsformen der Erfindung zu illustrieren, bei denen die Jodquelle aus einer Reaktion zwischen einer Jodatlösung, einer Jodidlösung und einer säurehaltigen Lösung bezogen wird. Es versteht sich, dass diese Beispiele in keiner Weise geeignet sind, den Schutzbereich der Erfindung einzuschränken.

Beispiel I

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von Jodat- Jodidlösungen, die als Reaktionskomponenten Verwendung finden, um ein jodhaltiges Reaktionsprodukt hervorzubringen. Genauer gesagt, zeigt dieses Beispiel zwei Verfahren, mittels derer eine Jodat-Jodidlösung derart hergestellt werden kann, dass, wenn sie einer säurehaltigen Umgebung ausgesetzt wird, eine Jodlösung entsteht mit einer Normalität von 0,00679 N.

Bevorzugtes Verfahren

Eine Jodatlösung wird hergestellt durch Auflösen von 0,92 g Kaliumjodat in 1,89 l destilliertem Wasser bei Zimmertemperatur und Standarddruck und daran anschliessendes Durchmischen über 15 Minuten. Eine Jodidlösung wird anschliessend durch Auflösen von 160 g Kaliumjodid und 6 g Kaliumhydroxid in 1,89 l destilliertem Wasser hergestellt.
Die Jodatlösung und die Jodidlösung werden sodann bei Zimmertemperatur und Standarddruck zusammengeführt und durchmischt, was zur Entstehung einer Jodat-Jodidmischung führt. Der pH-Wert der Jodat-Jodidlösung ist grösser as 11,5.
Wenn die Jodat-Jodidlösung mit Essigsäure vermischt wird, reagieren die Reaktionskomponenten miteinander, woraus unter anderem eine Jodlösung hervorgeht mit einer Normalität von 0,00679 N.

Alternatives Verfahren

Eine alkalische Lösung wird durch Auflösung von 10 g Kaliumhydroxid in 1 l destilliertem Wasser hergestellt. Daraufhin werden 160 g Kaliumjodid und 3,27 g Jodkristalle in der alkalischen Lösung aufgelöst.
Die Reaktionsmischung wird dann etwa 24 Stunden stehengelassen, wodurch eine Jodat-Jodidmischung entsteht Bei Vermischung der Jodat-Jodidlösung mit Essigsäure reagieren die Reaktionskomponenten miteinander und lassen so unter anderem eine Jodlösung entstehen mit einer Normalität von 0,00679 N.
Die spezifischen Bedingungen in der vorangehenden Beschreibung dienen lediglich zur Illustration; keinesfalls lässt sich daraus eine Einschränkung des Schutzbereichs der Erfindung ableiten, deren Konzeption auch in anderen Ausführungsformen verwirklicht werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Menge an Entfernungsmittel für ein restliches Desinfektionsmittel in einem kontinuierlichen Prozesstrom, dem ein Desinfektionsmittel hinzugeführt und das Entfernungsmittel für das Desinfektionsmittel hinzugegeben wurde, um Rückstände an Desinfektionsmittel vollständig zu beseitigen, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

(a) kontinuierliche Abnahme einer Probe aus dem Prozesstrom,

(b) kontinuierliches Hinzugeben eines Analysemittels zur Probe, das sich vom Desinfektionsmittel unterscheidet, in einer ausreichenden Menge, damit das Analysemittel vollständig mit dem Entfernungsmittel für das restliche Desinfektionsmittel reagieren kann und eine nicht reagierte Menge an Analysemittel zurückbleibt,

(c) Ermöglichung einer ausreichenden Zeit, damit das Analysemittel vollständig mit dem Entfernungsmittel für das restliche Desinfektionsmittel reagieren kann,

(d) kontinuierliche Analyse der Probe, um die Menge an nicht reagiertem Analysemittel, welches in der Probe verbleibt, zu bestimmen,

(e) kontinuierliche Bestimmung der Menge an Entfernungsmittel für das restliche Desinfektionsmittel in der Probe auf der Basis der hinzugefügten Menge an Analysemittel und der Menge an nicht reagiertem Analysemittel, das in der Probe nach der Reaktion verbleibt, und

(f) Verwendung der bestimmten Menge an Entfernungsmittel für das restliche Desinfektionsmittel, um kontinuierlich gezielt die Menge an dem Prozesstrom hinzugefügtem Entfernungsmittel für das Desinfektionsmittel zu ändern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Desinfektionsmittel Chlor ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernungsmittel für das restliche Desinfektionsmittel Schwefeldioxid ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Analysemittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die Jod und Brom umfasst.

5. Verfahren nach Anspruch 4( dadurch gekennzeichnet, dass das Analysemittel Jod ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Jod wenigstens teilweise von einer Jodquelle geliefert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Jod ein Reaktionsprodukt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Jod aus einer chemischen Reaktion zwischen einem Jodat und einem Jodid stammt, wenn einem pH vön weniger als etwa 9,5 unterworfen.

9. Verfahren zur Bestimmung der Menge an restlichem Entchlorungsmittel in einem kontinuierlichen Prozesstrom, dem Chlor und das Entchlorungsmittel hinzugegeben wurde, um vollständig Restbestände an Chlor zu entfernen, gekennzeichnet durch die Schritte:

(a) kontinuierliches Abnehmen einer Probe aus dem Prozesstrom,

(b) kontinuierliches Hinzufügen eines Jod enthaltenden Analysemittels zur Probe in einer ausreichenden Menge, um vollständig mit dem restlichen Entchlorungsmittel zu reagieren und eine nicht reagierte Menge an Jod enthaltendem Analysemittel zurückzulassen,

(c) Ermöglichung einer ausreichenden Zeit für das Jod enthaltende Analysemittel, um vollständig mit dem restlichen Entchlorungsmittel zu reagieren,

(d) kontinuierliches Analysieren der Probe zur Bestimmung der Menge an nicht reagiertem Jod enthaltendem Analysemittel, die in der Probe verblieben ist,

(e) kontinuierliche Bestimmung der Menge an restlichem Entchlorungsmittel in der Probe auf der Basis der Menge an hinzugefügtem Jod enthaltenden Analysemittel und der Menge an nicht reagiertem Jod enthaltenden Analysemittel, welche in der Probe nach der Reaktion verblieben ist, und

(f) Verwendung der bestimmten Menge an restlichem Entchlorungsmittel zur kontinuierlichen gezielten Änderung der Menge an dem Prozesstrom hinzugefügtem Entchlorungsmittel.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Jod enthaltende Analysemittel eine Jod/Jodidlösung umfasst.

11. Verfahren zur Bestimmung der Menge an restlichem Schwefeldioxid in einem kontinuierlichen Prozesstrom, dem Chlor und das Schwefeldioxidmittel hingefügt wurde, um restliches Chlor vollständig zu entfernen, gekennzeichnet durch die Schritte:

(a) kontinuierliches Abnehmen einer Probe aus dem Prozesstrom,

(b) kontinuierliches Hinzufügen zur Probe eines Jodanalysemittels in einer ausreichenden Menge, um vollständig mit dem restlichen Schwefeldioxid zu reagieren und eine nicht reagierte Menge an Jodanalysemittel zurückzulassen,

(c) Ermöglichung einer ausreichenden Zeit für das Jodanalysemittel, um vollständig mit dem restlichen Schwefeldioxid zu reagieren,

(d) kontinuierliches Analysieren der Probe zur Bestimmung der Menge an nicht reagiertem Jodanalysemittel, das in der Probe verblieben ist,

(e) kontinuierliche Bestimmung der Menge an restlichem Schwefeldioxid in der Probe auf der Basis der Menge an hinzugefügtem Jodanalysemittel und der Menge an nicht reagiertem Jodanalysemittel, die in der Probe nach der Reaktion verblieben ist, und

(f) Verwendung der bestimmten Menge an restlichem Schwefeldioxid zur kontinuierlichen gezielten Änderung der Menge an dem Prozesstrom hinzugefügtem Schwefeldioxid.

12. System zur Bestimmung der Menge an Entfernungsmittel für ein restliches Desinfektionsmittel in einem kontinuierlichen Prozesstrom (12), dem ein Desinfektionsmittel und das Entfernungsmittel für das Desinfektionsmittel hinzugegeben wurde, um vollständig das restliche Desinfektionsmittel zu entfernen, gekennzeichnet durch

(a) eine Einrichtung (20) zum kontinuierlichen Abnehmen einer Probe (18) aus dem Prozesstrom (12),

(b) eine Zuführeinrichtung zum Zugeben eines Analysemittels (36) zur Probe, das sich vom Desinfektionsmittel unterscheidet,

(c) eine Analyseinrichtung (52) zum Analysieren der Probe, die das hinzugebene Analysemittel enthält, um die Menge an Entfernungsmittel für das restliche Desinfektionsmittel in der Probe zu bestimmen, und

(d) eine Steuereinrichtung (54), die in Abhängigkeit von der Analyseeinrichtung und der Zuführeinrichtung kontinuierlich gezielt die Menge an dem Prozesstrom hinzugefügtem Entfernungsmittel für das Desinfektionsmittel auf der Basis der bestimmten Menge an Entfernungsmittel für das restliche Desinfektionsmittel ändert.

13. System nach Anspruch 12, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Reinigung von Gas aus dem der Probe hinzugegebenen Analysemittel.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Reinigung von Gas aus dem Analysemittel eine hydrophobe Membran umfasst, die in einem abgedichteten Behälter abgeschlossen gehalten ist.

15. System nach Anspruch 12, 13 oder 14, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Zufügung des Analysemittels zur Probe mit einer bestimmbaren Rate.

16. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Analysieren der Probe zur Bestimmung der Menge an nicht reagiertem in der Probe verbleibenden Analysemittel ein amperometrisches Analysegerät ist.