專利名稱：在水處理系統(tǒng)中通過(guò)軟化水或混合水的導(dǎo)電性確定未處理水的硬度的制作方法
在水處理系統(tǒng)中通過(guò)軟化水或混合水的導(dǎo)電性確定未處理水的硬度本發(fā)明涉及操作水處理系統(tǒng)的方法，所述水處理系統(tǒng)具有-軟化裝置，所述軟化裝置特別包含離子交換樹(shù)脂，-電導(dǎo)式傳感器，-電控制器和-可自動(dòng)調(diào)整的混合器，所述可自動(dòng)調(diào)整的混合器用于混合來(lái)自第一軟化支流V (t)支流i軟化和引導(dǎo)未處理水的弟_■支流V (t)支流2未處 的混合水流V (t) ig合。這種方法通過(guò)DE 102007059058B3已知。 當(dāng)通過(guò)通常的供應(yīng)系統(tǒng)(例如飲用水網(wǎng)絡(luò))僅能獲得相對(duì)硬的水并且出于技術(shù)原因或舒適原因需要軟化的水時(shí)，普遍使用水軟化。在水軟化時(shí)使用通常根據(jù)離子交換法工作的軟化器。在此，包含在水中的硬度形成物(鈣離子和鎂離子)在離子交換樹(shù)脂中與鈉離子交換。當(dāng)離子交換樹(shù)脂耗竭時(shí)，必須使其再生，例如通過(guò)用鹽水漂洗。然而，出于技術(shù)原因或經(jīng)濟(jì)原因，常常需要或希望使用具有平均但嚴(yán)格限制的水硬度的水，而非完全軟化的水。因?yàn)楫?dāng)下游管道裝置中不再可能形成保護(hù)層時(shí)，完全軟化的水可導(dǎo)致腐蝕問(wèn)題。此外，在完全軟化時(shí)，軟化器的容量快速耗竭，并且必須提前使其再生。這導(dǎo)致高鹽耗并因此導(dǎo)致高成本。為了進(jìn)行部分軟化，需要用于混合軟化水(也稱作純凈水或軟水)和未處理水的裝置(混合器)。理論上希望調(diào)節(jié)和控制混合水中的水硬度，所述混合物為軟化水和未處理水的混合物。DE 102007059058B3描述了一種水軟化系統(tǒng)，其中借助電導(dǎo)式傳感器測(cè)量未處理水的導(dǎo)電性。借助校準(zhǔn)曲線Fl或F2通過(guò)測(cè)量的未處理水的導(dǎo)電性導(dǎo)出用于控制再生或混合器的未處理水的總硬度。電導(dǎo)式傳感器低成本且易于使用，但是缺點(diǎn)在于其作為測(cè)量探針式電極使用，其在硬水中使用時(shí)會(huì)結(jié)垢。電極表面上結(jié)垢層的形成可導(dǎo)致電導(dǎo)式傳感器的故障。本發(fā)明的任務(wù)本發(fā)明的任務(wù)是能夠以低成本且持久可靠地控制特別是再生和混合的水處理系統(tǒng)。本發(fā)明的簡(jiǎn)要描述通過(guò)前述類型的方法解決所述任務(wù)，該方法的特征在于，軟化水的導(dǎo)電性LF^^或混合水的導(dǎo)電性以實(shí)驗(yàn)確定，且通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的軟化水的導(dǎo)電性LFim或混合水的導(dǎo)電性LF.@&導(dǎo)出未處理水的導(dǎo)電性LF#aa和/或未處理水的總硬度。根據(jù)本發(fā)明，使用電導(dǎo)式傳感器以確定未處理水的硬度，所述硬度通常通過(guò)未處理水的導(dǎo)電性獲得。然而所述電導(dǎo)式傳感器不需要安裝在水處理系統(tǒng)的引導(dǎo)未處理水的區(qū)域中，而是可以安裝在水處理系統(tǒng)的引導(dǎo)軟化水或引導(dǎo)混合水的區(qū)域中。由此良好地保護(hù)電導(dǎo)式傳感器免受結(jié)垢，且持久保證低成本的電導(dǎo)式傳感器的功能性。由電導(dǎo)式傳感器獲得的導(dǎo)電性表示包含了溶解在水中的離子的總和參數(shù)。在未軟化水(未處理水)的情況下，導(dǎo)電性大致上與水硬度(即與鈣離子和鎂離子的含量)成正比。在水軟化時(shí)，包含在水中的硬度形成物(鈣離子和鎂離子)在離子交換樹(shù)脂中與鈉離子交換。在此，一個(gè)鈣離子或鎂離子通過(guò)兩個(gè)鈉離子置換，且軟化水中的導(dǎo)電性相應(yīng)地變化。軟化水(軟水)不含鈣離子和鎂離子。盡管如此，在軟化水中測(cè)得的導(dǎo)電性仍與原始未處理水中的硬度形成物的含量成正比。在軟化水中，僅硬度形成物化學(xué)計(jì)量地與鈉離子交換；但是其余離子的組成和濃度保持不變。因此可通過(guò)測(cè)量的軟化水的導(dǎo)電性反推未處理水的導(dǎo)電性并因此反推未處理水的硬度。這使得本發(fā)明可用。為此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，通過(guò)測(cè)量的軟化水中的導(dǎo)電性值借助一個(gè)或多個(gè)適合的函數(shù)(通常作為特征曲線存儲(chǔ)在控制器中)導(dǎo)出未處理水的導(dǎo)電性和/或未處理水的總 硬度。所述一個(gè)或多個(gè)函數(shù)一方面校正鈣離子或鎂離子的不同的導(dǎo)電性，另一方面校正兩個(gè)鈉離子的不同的導(dǎo)電性。當(dāng)確定混合水中的導(dǎo)電性而非完全軟化的水中的導(dǎo)電性時(shí)，所述校正必須依照兩個(gè)支流V (t)支流!軟化和V (t)支流2 #處理的百分比份額進(jìn)行加權(quán)。應(yīng)注意，根據(jù)本發(fā)明，通常無(wú)需預(yù)先確定混合水硬度即可導(dǎo)出未處理水的導(dǎo)電性LF和未處理水的總硬度?；旌纤捕瓤赏ㄟ^(guò)導(dǎo)出的未處理水硬度和支流的相對(duì)份額而確定。通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定軟化水或部分軟化水中的導(dǎo)電性能夠保持測(cè)量電極的表面持久不結(jié)垢。電導(dǎo)式傳感器因此無(wú)需維修且始終提供正確的測(cè)量值。本發(fā)明的優(yōu)選變型確定軟水導(dǎo)電性的變型在本發(fā)明的范圍內(nèi)可在軟水區(qū)域中安裝電導(dǎo)式傳感器。在這種情況下，為了確定未處理水的性質(zhì)(如未處理水的導(dǎo)電性或未處理水的硬度)，不需要依照支流進(jìn)行加權(quán)；因此所述方法特別簡(jiǎn)單。為了確定未處理水的硬度，可首先通過(guò)軟化水的導(dǎo)電性LFim導(dǎo)出未處理水的導(dǎo)電性LF，然后用已知的校準(zhǔn)函數(shù)將未處理水的導(dǎo)電性LF換算成未處理水的硬度?；蛘咭灿锌赡苤苯油ㄟ^(guò)軟化水的導(dǎo)電性LF^^確定未處理水的硬度。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選的變型中，通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的軟化水的導(dǎo)電性LF軟化借助換算函數(shù)UF導(dǎo)出未處理水的導(dǎo)電性LF未處理，其中LF未處理=UF(LFftft)。所述換算函數(shù)可例如作為特征曲線、多項(xiàng)式函數(shù)或作為數(shù)值表格存儲(chǔ)在電控制器中。可容易地借助已知的校準(zhǔn)函數(shù)通過(guò)未處理水的導(dǎo)電性確定未處理水中的總硬度；針對(duì)不同的控制方面使用不同的校準(zhǔn)函數(shù)容易成為可能。特別優(yōu)選的是所述變型的改進(jìn)方案，其中所述換算函數(shù)UF選作恒定的換算因子UFK，其中 LF未處a= UFK*LF軟化，O. 90 ( UFK ( O. 99，且優(yōu)選(λ 93 ( UFK 彡(λ 97。在軟化時(shí)，即在硬度形成物鈣離子和鎂離子與鈉離子化學(xué)計(jì)量地交換時(shí)，導(dǎo)電性容易升高。不同水的研究表明，通過(guò)軟化導(dǎo)致的導(dǎo)電性升高百分比幾乎恒定為5%而不取決于水質(zhì)量，這對(duì)應(yīng)于約O. 95的UFK，是優(yōu)選的值。通過(guò)所述改進(jìn)方案可大大簡(jiǎn)化用于確定未處理水的導(dǎo)電性LF未處理的計(jì)算過(guò)程。根據(jù)上述變型的另一改進(jìn)方案，借助第一校準(zhǔn)函數(shù)Kl通過(guò)導(dǎo)出的未處理水的導(dǎo)電性LF導(dǎo)出用于控制軟化裝置的再生過(guò)程的未處理水的總硬度I，和借助第二校準(zhǔn)函數(shù)K2通過(guò)導(dǎo)出的未處理水的導(dǎo)電性LF導(dǎo)出用于控制混合器的未處理水的總硬度II。所述兩個(gè)校準(zhǔn)函數(shù)Kl和Κ2考慮到獲得的導(dǎo)電性表示包含了溶解在水中的所有離子的總和參數(shù)，且導(dǎo)電性僅大致上與水硬度(即與鈣離子和鎂離子的含量)成正比。第一校準(zhǔn)函數(shù)Kl (通常作為校準(zhǔn)曲線或校準(zhǔn)特征曲線存儲(chǔ)在控制器中)優(yōu)選如下限定，使得由其確定的水硬度至少非常接近在所述導(dǎo)電性下產(chǎn)生的最大水硬度。由此避免過(guò)晚地啟動(dòng)再生過(guò)程，從而可靠地避免硬度超標(biāo)。第一校準(zhǔn)函數(shù)Kl通常使用28-35 μ S/cm每。dH，特別是30-33 μ S/cm每。dH的校準(zhǔn)因子(Kalibrierung) (° dH:德國(guó)硬度)。通過(guò)第二校準(zhǔn)函數(shù)K2(通常也作為校準(zhǔn)曲線或校準(zhǔn)特征曲線存儲(chǔ)在控制器中)確定的水硬度優(yōu)選作為在所述導(dǎo)電性下產(chǎn)生的所有水硬度的平均值而出現(xiàn)。用所述第二校準(zhǔn)函數(shù)有可能達(dá)到通過(guò)導(dǎo)電性確定的未處理水的硬度和未處理水中的實(shí)際水硬度之間的高度一致性。因此混合水中水硬度的調(diào)節(jié)或控制也更為精確。第二校準(zhǔn)函數(shù)Κ2通常使用35-44yS/cm每。dH，特別是38-41 μ S/cm每。dH的校準(zhǔn)因子。通過(guò)使用所述兩個(gè)校準(zhǔn)函 數(shù)保證精確的混合，同時(shí)可靠地避免了硬度超標(biāo)。Kl和K2優(yōu)選不同，特別地，其中通過(guò)第一校準(zhǔn)函數(shù)Kl導(dǎo)出的總硬度I至少部分大于通過(guò)第二校準(zhǔn)函數(shù)K2導(dǎo)出的總硬度II。用于控制再生過(guò)程和混合器的未處理水的硬度可通過(guò)測(cè)量的導(dǎo)電性僅近似確定。對(duì)于再生過(guò)程和混合器適用在標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 14743和DIN19636-100中規(guī)定的不同要求。通過(guò)使用不同的校準(zhǔn)函數(shù)得到未處理水的總硬度的兩個(gè)近似值。通過(guò)一個(gè)近似值如下控制再生過(guò)程，使得避免硬度超標(biāo)并同時(shí)保持DIN EN 14763中規(guī)定的最小交換容量(4摩爾(400gCaC03)每千克使用的再生鹽)，而第二近似值如下精確地控制混合器，使得混合水滿足DIN 19636-100中規(guī)定的公差極限。同樣優(yōu)選的是根據(jù)本發(fā)明的方法的變型，其特征在于，直接借助第一總校準(zhǔn)函數(shù)GKl通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的軟化水的導(dǎo)電性LF^^導(dǎo)出用于控制軟化裝置的再生過(guò)程的未處理水的總硬度I，和直接借助第二總校準(zhǔn)函數(shù)GK2通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的軟化水的導(dǎo)電性LF^^導(dǎo)出用于控制混合器的未處理水的總硬度II。與上述相似，通過(guò)使用兩個(gè)總校準(zhǔn)函數(shù)GKl和GK2可保證精確的混合，同時(shí)可靠地避免硬度超標(biāo)。未處理水的硬度的直接確定(在此期間無(wú)需確定未處理水的導(dǎo)電性)特別迅速。總校準(zhǔn)函數(shù)可特別符合換算函數(shù)和校準(zhǔn)函數(shù)的結(jié)合，也可分配間接以經(jīng)驗(yàn)確定的值。GKl和GK2優(yōu)選不同，特別地，其中通過(guò)第一總校準(zhǔn)函數(shù)GKl導(dǎo)出的總硬度I至少部分大于通過(guò)第二總校準(zhǔn)函數(shù)GK2導(dǎo)出的總硬度II。
確定混合水導(dǎo)電性的變型在本發(fā)明的范圍內(nèi)，也可通過(guò)混合水的導(dǎo)電性，通常通過(guò)考慮支流V (t)
_的和V(t)的比例而確定未處理水的導(dǎo)電性LF#fta。在此，可通過(guò)依照支流加權(quán)
而進(jìn)行包含在混合水中的軟化水的導(dǎo)電性LFftifc的真實(shí)換算。選擇性地，為了確定未處理水的導(dǎo)電性LF，也可簡(jiǎn)單地在混合水的導(dǎo)電性上施用乘數(shù)，所述乘數(shù)取決于支流并隨著增加的未處理水含量而升高；在0%的未處理水含量的情況下，所述乘數(shù)通常為約
O.95 (或者在O. 90至O. 99范圍內(nèi)，優(yōu)選在O. 93至O. 97范圍內(nèi)的對(duì)應(yīng)于局部比例的其它值)，在100%的未處理水含量的情況下，所述乘數(shù)為1，且乘數(shù)的中間值以線性插值。此外在本發(fā)明的范圍內(nèi)其它近似法也是可能的。通過(guò)(近似)確定的未處理水的導(dǎo)電性LF^4a可借助已知的校準(zhǔn)函數(shù)以簡(jiǎn)單方式確定(計(jì)算)未處理水的硬度。也有可能直接通過(guò)混合水的導(dǎo)電性LFs^通常通過(guò)考慮支流V(t) ! ft#的混合水流V(t)的比例而確定未處理水的硬度。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選的變型中，使用下式通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的混合水的導(dǎo)電性LF ^導(dǎo)出未處理水的導(dǎo)電性LF ,
τ Tp _支流I軟化 rrir-i,rr 、i「(t)支流2未處理 τ Ui
混合(ZF未歴)+ ..T⑴混:T .ZF未處理特別地，其中該式求解LF，其中UF表示換算函數(shù)，使用所述換算函數(shù)通過(guò)軟化水的導(dǎo)電性LF軟化得到未處理水的導(dǎo)電性LF未處a，其中LF未處a= UF(LF_)，且UF—1表示UF、的反函數(shù)。通過(guò)該式可通過(guò)考慮(相對(duì))支流而極為精確地確定未處理水的導(dǎo)電性LF^4at5在該式中可使用換算函數(shù)的反函數(shù)UF1根據(jù)UF1 (LF^m) = LFim替換軟化水的導(dǎo)電性LF_。在需要的情況下，特別是當(dāng)該式難以求解LF時(shí)，也可數(shù)值進(jìn)行LF的確定。相對(duì)(支流)可通過(guò)流量計(jì)直接或間接確定，或者通過(guò)混合器的調(diào)節(jié)位置估計(jì)。在上述方法變型的特別優(yōu)選的改進(jìn)方案中，換算函數(shù)UF選作恒定的換算因子UFK，其中 LF未處理=UFK*LFO. 90 ( UFK ( O. 99，且優(yōu)選 O. 93 ( UFK ( O. 97，從而適用
下式
Tir =_LF9.^_
未處理{叩)支流艦/⑴補(bǔ),2未處理
卜部)混合吖)混合J在恒定的換算因子的情況下簡(jiǎn)化了 LF的確定，特別可從上式容易地求解LF*處理。同樣優(yōu)選的改進(jìn)方案的特征在于，借助第一校準(zhǔn)函數(shù)Kl通過(guò)導(dǎo)出的未處理水的導(dǎo)電性LF導(dǎo)出用于控制軟化裝置的再生過(guò)程的未處理水的總硬度I，和借助第二校準(zhǔn)函數(shù)K2通過(guò)導(dǎo)出的未處理水的導(dǎo)電性LF導(dǎo)出用于控制混合器的未處理水的總硬度
II。如上文已述，通過(guò)使用兩個(gè)校準(zhǔn)函數(shù)Kl和K2可保證精確的混合，同時(shí)可靠地避免硬度超標(biāo)。Kl和K2優(yōu)選不同，特別地，其中通過(guò)第一校準(zhǔn)函數(shù)Kl導(dǎo)出的總硬度I至少部分大于通過(guò)第二校準(zhǔn)函數(shù)K2導(dǎo)出的總硬度II。同樣優(yōu)選的是如下方法變型，其中直接借助第一加權(quán)總校準(zhǔn)函數(shù)GGKl通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的混合水的導(dǎo)電性LFffil^和兩個(gè)支流V (t)
支流I軟化和V⑴支流2 導(dǎo)出用于控制軟化裝置的再生過(guò)程的未處理水的總硬度I，和直接借助第二加權(quán)總校準(zhǔn)函數(shù)GGK2通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的混合水的導(dǎo)電性和兩個(gè)支流V (t)
支流I軟化和V⑴支流2 ^ ^導(dǎo)出用于控制混合器的未處理水的總硬度II。與上述相似，通過(guò)使用兩個(gè)加權(quán)總校準(zhǔn)函數(shù)GGKl和GGK2可保證精確的混合，同時(shí)可靠地避免硬度超標(biāo)。未處理水的硬度的直接確定(在此期間無(wú)需確定未處理水的導(dǎo)電性)特別迅速。GGKl和GGK2優(yōu)選不同，特別地，其中通過(guò)第一加權(quán)總校準(zhǔn)函數(shù)GGKl導(dǎo)出的總硬度I至少部分大于通過(guò)第二加權(quán)總校準(zhǔn)函數(shù)GGK2導(dǎo)出的總硬度II。加權(quán)總校準(zhǔn)函數(shù)可特別符合上述用于確定(其使用換算函數(shù)或其反函數(shù))的公式和校準(zhǔn)函數(shù)的結(jié)合，或者也可分配間接以經(jīng)驗(yàn)確定的值。根據(jù)本發(fā)明的水處理系統(tǒng)
在本發(fā)明的范圍內(nèi)還包括水處理系統(tǒng)，所述水處理系統(tǒng)具有-軟化裝置，所述軟化裝置特別包含離子交換樹(shù)脂，-電導(dǎo)式傳感器，-電控制器和 -可自動(dòng)調(diào)整的混合器，所述可自動(dòng)調(diào)整的混合器用于混合來(lái)自第一軟化支流V(t)支流i軟化和引導(dǎo)未處 水的第二支'流V(t)支流2未處理的、混合水'流v(t)混合，其特征在于，所述電導(dǎo)式傳感器安裝在軟化水或混合水的區(qū)域中，且調(diào)整所述控制器以進(jìn)行上述根據(jù)本發(fā)明的方法。根據(jù)本發(fā)明的水處理系統(tǒng)在儀器方面可簡(jiǎn)單構(gòu)造。電導(dǎo)式傳感器可不結(jié)垢且無(wú)需維修。無(wú)需定期除垢?？刂破骺纱鎯?chǔ)用于進(jìn)行操作方法所必需的所有函數(shù)，例如換算函數(shù)UF或校準(zhǔn)函數(shù)。在根據(jù)本發(fā)明的水處理系統(tǒng)的優(yōu)選的實(shí)施方案中，電控制器具有存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器具有多個(gè)存儲(chǔ)的校準(zhǔn)函數(shù)(K1、K2)和/或具有多個(gè)存儲(chǔ)的總校準(zhǔn)函數(shù)(GK1、GK2)和/或具有多個(gè)存儲(chǔ)的加權(quán)總校準(zhǔn)函數(shù)(GGK1、GGK2)，用于通過(guò)軟化水的導(dǎo)電性LFim*混合水的導(dǎo)電性LF.;@計(jì)算未處理水的導(dǎo)電性LF和/或未處理水的總硬度。上述多個(gè)函數(shù)的存儲(chǔ)允許基于不同的未處理水硬度控制再生和控制混合，從而同時(shí)升高適時(shí)再生的安全性和混合的精確性。還優(yōu)選的是如下實(shí)施方案，其中存在至少兩個(gè)流量計(jì)以直接或間接以實(shí)驗(yàn)確定支流V(t) 和V (t)由此可特別精確地進(jìn)行'混合和再生的控制；特別地，當(dāng)在混合水中安裝電導(dǎo)式傳感器時(shí)可進(jìn)行支流的精確加權(quán)?；蛘哂锌赡芡ㄟ^(guò)了解混合器的調(diào)節(jié)位置而估計(jì)支流的相對(duì)份額。最后，在本發(fā)明的范圍內(nèi)還包括根據(jù)本發(fā)明的上述水處理系統(tǒng)在根據(jù)本發(fā)明的上述方法中的用途。通過(guò)說(shuō)明書(shū)和附圖
得出本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的上述或下述特征也可單個(gè)獨(dú)自使用或多個(gè)以任意組合使用。顯示和描述的實(shí)施方案不應(yīng)被理解為窮盡列舉，而是具有大量用于描述本發(fā)明的示例性特征。本發(fā)明的詳細(xì)描述和附圖本發(fā)明將在附圖中描繪并借助于具體實(shí)施方式
詳細(xì)解釋。在附圖中圖I為根據(jù)本發(fā)明的水處理系統(tǒng)的圖示結(jié)構(gòu)；圖2為在不同的飲用水的情況下，測(cè)量的未處理水的導(dǎo)電性(LF_a)與測(cè)量的軟化后的導(dǎo)電性(LF_)之間的關(guān)系；圖3為在不同的飲用水的情況下，測(cè)量的未處理水的導(dǎo)電性(LF_a)與滴定確定的未處理水的總硬度之間的關(guān)系。圖I示例性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的水處理系統(tǒng)1，其通過(guò)入口 2與當(dāng)?shù)毓┧到y(tǒng)(即飲用水網(wǎng)絡(luò))連接。在入口 2處流動(dòng)的(總)未處理流V (t) *處理首先經(jīng)過(guò)流量計(jì)3，隨后分成兩股支流。(總)未處理流V(t) 的第一支流流向軟化裝置4，所述軟化裝置4特別具有控制頭5以及具有離子交換樹(shù)脂7的兩個(gè)罐6a、6b。第二支流流入旁路管道8。流入軟化裝置4的未處理水流經(jīng)具有離子交換樹(shù)脂7的兩個(gè)罐6a、6b，其中所述未處理水完全軟化(V(t)在此硬度形成物鈣離子和鎂離子化學(xué)計(jì)量地與鈉離子交換。軟化水隨后流經(jīng)電導(dǎo)式傳感器9，通過(guò)所述電導(dǎo)式傳感器9確定軟化支流中的導(dǎo)電性。未處理水的第二支流V(t)在旁路管道8中經(jīng)過(guò)可自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的混合器，此處為具有伺服電動(dòng)機(jī)10的可調(diào)整的混合閥11。第一支流V(t) 和第二支流V(t)隨后匯集成混合水流V(t) 所述混合水流V(t) .;@流向出口 12。出口 12與下游用水裝置(例如建筑物的淡水管道)連接。電導(dǎo)式傳感器9和流量計(jì)3的測(cè)量結(jié)果傳輸至電控制器13。本發(fā)明的特點(diǎn)在于控制器13具有用于(此處)多個(gè)函數(shù)(優(yōu)選作為特征曲線存儲(chǔ))的存儲(chǔ)器18，使用所述函數(shù)通過(guò)電導(dǎo)式傳感器9在軟化水流V(t) Milim中的測(cè)量結(jié)果確定未處理水的當(dāng)前水硬度氣所述函數(shù)考慮到在軟化水流V(t) 中鈣離子和鎂離子化學(xué)計(jì)量地(即每個(gè)硬度形成物與兩個(gè)鈉離子)交換，由此使得導(dǎo)電性特定變化。在實(shí)施例中，在控制器13或在存儲(chǔ)器18中存儲(chǔ)換算函數(shù)UF，使用所述換算函數(shù)將測(cè)量的軟化水的導(dǎo)電性LFim換算為相應(yīng)的未處理水的導(dǎo)電性LF#fta。此外存儲(chǔ)兩個(gè)校準(zhǔn)函數(shù)Kl和 K2，借助這兩個(gè)校準(zhǔn)函數(shù)Kl和K2可將未處理水的導(dǎo)電性LF換算為用于控制再生的未處理水的硬度(通過(guò)校準(zhǔn)函數(shù)Kl)或用于控制混合的未處理水的硬度(通過(guò)校準(zhǔn)函數(shù)2)。在控制器中也存儲(chǔ)混合水的水硬度的期望的目標(biāo)值(SW)。控制器13通過(guò)混合水硬度的目標(biāo)值(SW)和未處理水中的當(dāng)前水硬度WH#4ta3t^；S定支流V(t)V(t)2 ta的當(dāng)前目標(biāo)比例，通過(guò)所述當(dāng)前目標(biāo)比例產(chǎn)生混合水中的期望的水硬度。通過(guò)調(diào)整混合器確定兩個(gè)支流v(t) 和v(t) 的份額。在所不實(shí)施方案中，通過(guò)混合器11的(已知的)調(diào)節(jié)位置估計(jì)支流的相對(duì)份額；或者也可例如在旁路管道8中設(shè)置額外的流星計(jì)，從而直接確定弟_■支流V⑴支流2未處理和通過(guò)V (t)綠理(總)和V (t)支流2未處理的差值間接確定第一支流V (t)支流I軟化。電控制器13也監(jiān)控兩個(gè)罐6a、6b中的離子交換樹(shù)脂7的耗竭狀況。在取水時(shí)抽取的水量分別用相應(yīng)的當(dāng)前未處理水硬度加權(quán)并從實(shí)際的剩余容量中扣除。當(dāng)罐耗竭時(shí)，電控制器13從網(wǎng)絡(luò)中選取耗竭的罐并使其經(jīng)受再生。為此，用伺服電動(dòng)機(jī)15通過(guò)電控制器13自動(dòng)操作再生閥14，從而使來(lái)自儲(chǔ)存容器17的再生介質(zhì)溶液(優(yōu)選鹽溶液)16流經(jīng)耗竭的罐。圖2顯示了在不同的飲用水的情況下，測(cè)量的未處理水的導(dǎo)電性LF與測(cè)量的相應(yīng)的軟化水的導(dǎo)電性LF_之間的關(guān)系。為了繪制圖2中的圖表，研究來(lái)自不同供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的飲用水并以實(shí)驗(yàn)確定其導(dǎo)電性。隨后用根據(jù)本發(fā)明的水處理系統(tǒng)I完全軟化飲用水并重新以實(shí)驗(yàn)確定軟化水的導(dǎo)電性。圖2顯示，對(duì)于全部水樣，軟化水中的導(dǎo)電性LF^^隨著軟化少量升高且未處理水中的導(dǎo)電性LF未處理與軟化水中的導(dǎo)電性LFe化的比例Fl為約Fl = LF未處理/LF^^化=O. 95。由此非常近似地得到具有數(shù)值Fl的線性梯度的換算函數(shù)UF，即，換算函數(shù)UF具有恒定的換算因子UFK = F1，相應(yīng)地，LF未處理=UFK*LF軟化。全部實(shí)驗(yàn)值落入由兩條虛線限定的狹窄區(qū)域內(nèi)。此處下方虛線具有O. 90的梯度，而上方虛線的梯度為O. 99。因此，軟化水中導(dǎo)電性的少量升高是因?yàn)槎r(jià)電荷載體(鈣離子或鎂離子)各自與兩個(gè)一價(jià)電荷載體交換。未處理水的導(dǎo)電性與軟化水的導(dǎo)電性之間的近似線性關(guān)系使得有可能根據(jù)本發(fā)明通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的軟化水的導(dǎo)電性借助可表示為簡(jiǎn)單特征曲線的換算函數(shù)UF非常近似地確定未處理水的導(dǎo)電性。在此，在軟化水中使用的電導(dǎo)式傳感器在其功能上可不受結(jié)垢沉淀的影響，從而使得無(wú)需維修的操作成為可能。圖3顯示了在不同的飲用水的情況下，測(cè)量的未處理水的導(dǎo)電(LF與滴定確定的未處理水的總硬度之間的關(guān)系。為了描繪圖3，研究聯(lián)邦德國(guó)大約300種不同的飲用水并確定其導(dǎo)電性和總硬度。導(dǎo)電性的測(cè)量借助電導(dǎo)儀進(jìn)行，而總硬度滴定確定。
相對(duì)于滴定確定法來(lái)說(shuō)，從導(dǎo)電性導(dǎo)出總硬度可快速簡(jiǎn)單地進(jìn)行，因此大大推廣了水軟化系統(tǒng)中的控制。但是在圖3中可知，通過(guò)水的導(dǎo)電性通常不能推導(dǎo)出精確的硬度值，而是僅推導(dǎo)出一個(gè)范圍，水硬度實(shí)際上落入所述范圍。對(duì)于再生過(guò)程和混合器適用在標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 14743和DIN19636-100中規(guī)定的不同要求。通過(guò)使用不同的校準(zhǔn)函數(shù)Kl和K2(此處為校準(zhǔn)曲線)可獲得作為未處理水的導(dǎo)電性的函數(shù)的未處理水的總硬度的兩個(gè)不同的近似值。通過(guò)一個(gè)近似值如下控制再生過(guò)程，使得避免硬度超標(biāo)并同時(shí)保持DIN EN 14763中規(guī)定的最小交換容量(4摩爾(400gCaC03)每千克使用的再生鹽)，而第二近似值如下精確地控制混合器，使得混合水滿足DIN19636-100中規(guī)定的公差極限。此處在圖3中Kl具有約31yS/cm° dH的梯度且表現(xiàn)為穿過(guò)原點(diǎn)的直線，而K2具有約39 μ S/cm° dH的梯度且也表現(xiàn)為穿過(guò)原點(diǎn)的直線。根據(jù)圖2借助(此處為線性)換算函數(shù)UF通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的軟化水的導(dǎo)電性導(dǎo)出未處理水的導(dǎo)電性。然后根據(jù)圖3借助校準(zhǔn)函數(shù)Kl或K2通過(guò)未處理水的導(dǎo)電性導(dǎo)出未處理水的總硬度I或II。也可通過(guò)換算函數(shù)UF和校準(zhǔn)函數(shù)Kl或K2的組合直接通過(guò)測(cè)量的軟化水的導(dǎo)電性LF^^導(dǎo)出未處理水的總硬度I或II。當(dāng)以實(shí)驗(yàn)確定混合水而非完全軟化水中的導(dǎo)電性LF時(shí)，必須依照兩個(gè)支流的百分比份額對(duì)換算函數(shù)UF進(jìn)行加權(quán)。注意到在顯示的實(shí)施例中，換算函數(shù)UF和校準(zhǔn)函數(shù)Kl和K2顯示為直線，這簡(jiǎn)化了函數(shù)的數(shù)學(xué)描述。然而，根據(jù)本發(fā)明基本上也可使用非線性函數(shù)以確定總硬度I和II，例如以多項(xiàng)式逼近。
權(quán)利要求
1.操作水處理系統(tǒng)(I)的方法，所述水處理系統(tǒng)(I)具有 -軟化裝置(4)，所述軟化裝置(4)特別包含離子交換樹(shù)脂(7)， -電導(dǎo)式傳感器(9)， -電控制器(13)和 -可自動(dòng)調(diào)整的混合器，所述可自動(dòng)調(diào)整的混合器用于混合來(lái)自第一軟化支流V(t)Itm和引導(dǎo)未處理水的第二支流V (t) 2* 31的混合水流V (t) uii, 其特征在于，軟化水的導(dǎo)電性LFftifc或混合水的導(dǎo)電性以實(shí)驗(yàn)確定，且通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的軟化水的導(dǎo)電性LFiwt或混合水的導(dǎo)電性LF.@&導(dǎo)出未處理水的導(dǎo)電性LF#aa和/或未處理水的總硬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的軟化水的導(dǎo)電性LFim借助換算函數(shù)UF導(dǎo)出未處理水的導(dǎo)電性LF未處理，其中LF未處理=UF(LFftft)0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述換算函數(shù)UF選作恒定的換算因子UFK，其中LF未處理=UFK*LF軟化，O. 90彡UFK彡O. 99，且優(yōu)選O. 93彡UFK彡O. 97。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，借助第一校準(zhǔn)函數(shù)Kl通過(guò)導(dǎo)出的未處理水的導(dǎo)電性LF導(dǎo)出用于控制軟化裝置(4)的再生過(guò)程的未處理水的總硬度I，和借助第二校準(zhǔn)函數(shù)K2通過(guò)導(dǎo)出的未處理水的導(dǎo)電性LF導(dǎo)出用于控制混合器的未處理水的總硬度II。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，直接借助第一總校準(zhǔn)函數(shù)GKl通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的軟化水的導(dǎo)電性LF^^導(dǎo)出用于控制軟化裝置(4)的再生過(guò)程的未處理水的總硬度I，和直接借助第二總校準(zhǔn)函數(shù)GK2通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的軟化水的導(dǎo)電性LFim導(dǎo)出用于控制混合器的未處理水的總硬度II。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，使用下式通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的混合水的導(dǎo)電性LF混合導(dǎo)出未處理水的導(dǎo)電性LF未處理，混合=1 , · UF-'(LF未處理)+V(F(tZTs''未處理 特別地，其中該式用于求解LF，其中UF表示換算函數(shù)，使用所述換算函數(shù)通過(guò)軟化水的導(dǎo)電性LF軟化得到未處理水的導(dǎo)電性LF未處a，其中LF未處a= UF(LF_)，且UF—1表示UF的反函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述換算函數(shù)UF選作恒定的換算因子UFK，其中 LF未處理=UFK*LFO. 90 ( UFK ( O. 99，且優(yōu)選 O. 93 ( UFK ( O. 97，從而適用下式LF =_LFl^_未處理(叩)細(xì)雛I mmirnrn]。卜間t)混合吖)混合J
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7之一所述的方法，其特征在于，借助第一校準(zhǔn)函數(shù)Kl通過(guò)導(dǎo)出的未處理水的導(dǎo)電性LF導(dǎo)出用于控制軟化裝置(4)的再生過(guò)程的未處理水的總硬度I，和借助第二校準(zhǔn)函數(shù)K2通過(guò)導(dǎo)出的未處理水的導(dǎo)電性LF導(dǎo)出用于控制混合器的未處理水的總硬度II。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，直接借助第一加權(quán)總校準(zhǔn)函數(shù)GGKl通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的混合水的導(dǎo)電性LFffi^和兩個(gè)支流V(t) 支流I軟化和V⑴支流2 導(dǎo)出用于控制軟化裝置(4)的再生 過(guò)程的未處理水的總硬度I，和直接借助第二加權(quán)總校準(zhǔn)函數(shù)GGK2通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的混合水的導(dǎo)電性LFffil^和兩個(gè)支流V(t) 支流I軟化和 V⑴支流2 導(dǎo)出用于控 制混合器的未處理水的總硬度II。
10.水處理系統(tǒng)(I)，所述水處理系統(tǒng)(I)具有 -軟化裝置(4)，所述軟化裝置(4)特別包含離子交換樹(shù)脂(7)， -電導(dǎo)式傳感器(9)， -電控制器(13)和 -可自動(dòng)調(diào)整的混合器，所述可自動(dòng)調(diào)整的混合器用于混合來(lái)自第一軟化支流V(t)Itm和引導(dǎo)未處理水的第二支流V (t) 2* 31的混合水流V (t) uii, 其特征在于，電導(dǎo)式傳感器(9)安裝在軟化水或混合水的區(qū)域中，且調(diào)整所述控制器(13)以實(shí)施根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的水處理系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述電控制器(13)具有存儲(chǔ)器(18)，所述存儲(chǔ)器(18)具有多個(gè)存儲(chǔ)的校準(zhǔn)函數(shù)(K1、K2)和/或具有多個(gè)存儲(chǔ)的總校準(zhǔn)函數(shù)(GKl、GK2)和/或具有多個(gè)存儲(chǔ)的加權(quán)總校準(zhǔn)函數(shù)(GGK1、GGK2)，用于通過(guò)軟化水的導(dǎo)電性LFiwt或混合水的導(dǎo)電性算未處理水的導(dǎo)電性LF#aa和/或未處理水的總硬度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的水處理系統(tǒng)(I)，其特征在于，存在至少兩個(gè)流量計(jì)(3)，用于直接或間接地以實(shí)驗(yàn)確定支流V(t)支流I軟化和V⑴支流2未處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)(I)在根據(jù)權(quán)利要求I至9任一項(xiàng)所述的方法中的用途。
全文摘要
操作水處理系統(tǒng)(1)的方法，所述水處理系統(tǒng)(1)具有-軟化裝置(4)，所述軟化裝置(4)特別包含離子交換樹(shù)脂(7)，-電導(dǎo)式傳感器(9)，-電控制器(13)和-可自動(dòng)調(diào)整的混合器，所述可自動(dòng)調(diào)整的混合器用于混合來(lái)自第一軟化支流V(t)支流1軟化和引導(dǎo)未處理水的第二支流V(t)支流2未處理的混合水流V(t)混合，其特征在于，軟化水的導(dǎo)電性LF軟化或混合水的導(dǎo)電性LF混合以實(shí)驗(yàn)確定，且通過(guò)以實(shí)驗(yàn)確定的軟化水的導(dǎo)電性LF軟化或混合水的導(dǎo)電性LF混合導(dǎo)出未處理水的導(dǎo)電性LF未處理和/或未處理水的總硬度。通過(guò)本發(fā)明能夠以低成本且持久可靠地控制特別是再生和混合的水處理系統(tǒng)。
文檔編號(hào)C02F1/42GK102666399SQ201080056523
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
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