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Title:
METHOD FOR OPERATING A WATER SOFTENING SYSTEM HAVING TWO CALIBRATION CHARACTERISTICS AND ASSOCIATED WATER SOFTENING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/071066
Kind Code:
A3
Abstract:
In summary, in order to detect the hardness of water using the electrical conductivity of raw water in a water softening device (1) that divides an approaching raw water stream V(t)raw into two partial streams V(t)partial1soft, V(t)partial2raw, subjects one partial stream V(t)partial1soft to a full softening, and then combines the two partial streams to form one blended water stream V(t)blended, the invention proposes that two different calculations be provided for converting the measured electrical conductivity into raw water hardness. The calculation with a first calibration curve (F1) is conservative and reflects the maximum occurring water hardnesses at various levels of conductivity and is used for automatically controlling the regeneration of an ion exchanger resin (5) at a known capacity of the ion exchanger resin. The calculation with a second calibration curve (F2) is realistic and provides the average water hardnesses (i.e., the water hardnesses tainted with the smallest statistical margins of error) at different levels of conductivity and is used for controlling the combination device (i.e., the portions of the two partial streams included in the combined water). Using the invention, experimentally detected variations in the water composition (and thus different relationships between conductivity and water hardness) can be taken into account in order to determine the regeneration point in an optimal fashion and minimize tolerances of the combined water hardness relative to a target value.

Inventors:
SÖCKNICK, Ralf (Urbanstrasse 32, Kornwestheim, 70806, DE)
NEIDHARDT, Klaus (In der Reute 17, Grosserlach, 71577, DE)
HAUG, Alexander (Ludwigsburger Strasse 5, Remseck, 71686, DE)
MELCHER, Siegfried (Lindelstrasse 28, Oberstenfeld, 71720, DE)
Application Number:
DE2008/002011
Publication Date:
June 11, 2009
Filing Date:
December 04, 2008
Export Citation:
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Assignee:
JUDO WASSERAUFBEREITUNG GMBH (Hohreuschstrasse 39-41, Winnenden, 71364, DE)
SÖCKNICK, Ralf (Urbanstrasse 32, Kornwestheim, 70806, DE)
NEIDHARDT, Klaus (In der Reute 17, Grosserlach, 71577, DE)
HAUG, Alexander (Ludwigsburger Strasse 5, Remseck, 71686, DE)
MELCHER, Siegfried (Lindelstrasse 28, Oberstenfeld, 71720, DE)
International Classes:
C02F1/42; B01J49/00; G05D21/02
Foreign References:
DE19749636A11999-05-12
DE19940162A12001-03-01
EP0900765A21999-03-10
US20040104175A12004-06-03
Attorney, Agent or Firm:
KOHLER SCHMID MÖBUS (Ruppmannstrasse 27, Stuttgart, 70565, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Betrieb einer Wasserenthärtungsanlage (1 ) mit einer lonenaustauschervorrichtung (6) umfassend ein lonenaustauscherharz

(5), einem Vorratsgefäß (8) für die Bereitstellung einer Regeneriermittellösung (7) zum Regenerieren des lonenaustauscherharzes (5), einer Verschneidevorrichtung, sowie mindestens einem Durchflussmesser (13, 14, 17), wobei ein der Wasserenthärtungsanlage (1 ) zufließender Volumenstrom

V(t) r o h von Rohwasser vor oder in der Wasserenthärtungsanlage (1 ) auf einen ersten Teilstrom und einen zweiten Teilstrom aufgeteilt wird, und der erste Teilstrom über das lonenaustauscherharz (5) geleitet wird und dieser enthärtete Teilstrom V(t) te iiiweich dem zweiten, rohwasserführenden Teilstrom V(t) te ii2roh zugemischt wird, wodurch in oder hinter der Wasserenthärtungsanlage (1 ) ein abfließender Volumenstrom V(t) r sch ni t t von Verschnittwasser gebildet wird, wobei über die Verschneidevorrichtung das Verhältnis von erstem und zweitem Teilstrom im abfließenden Volumenstrom V(t) ver schnitt von

Verschnittwasser einstellbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- Bestimmung der Leitfähigkeit des Rohwassers mittels eines Leitfähigkeitssensors (12) und daraus Bestimmung der Gesamthärte des Rohwassers mit einer in einer elektronischen Steuereinheit (11) hinterlegten Kalibrierkennlinie,

- direkte oder indirekte Bestimmung des ersten Teilstroms V(t)teiιi W eich mit dem mindestens einen Durchflussmesser (13, 14, 17),

dadurch gekennzeichnet,

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dass eine Gesamthärte 1 des Rohwassers, die zur Steuerung des Regeneriervorgangs des lonenaustauscherharzes (5) verwendet wird, mittels einer ersten Kalibrierkennlinie (F1 ) aus der gemessenen Leitfähigkeit abgeleitet wird, und eine Gesamthärte Il des Rohwassers, die zur Steuerung der

Verschneidevorrichtung verwendet wird, mittels einer zweiten Kalibrierkennlinie (F2) aus der gemessenen Leitfähigkeit abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die aus der ersten Kalibrierkennlinie (F1 ) abgeleitete Gesamthärte I zumindest abschnittsweise größer ist als die aus der zweiten Kalibrierkennlinie (F2) abgeleitete Gesamthärte II.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kalibrierkennlinie (F1 ) einen Umrechnungsfaktor von 28-

35 μS/cm pro °dH, insbesondere 30-33 μS/cm pro °dH, verwendet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kalibrierkennlinie (F2) einen Umrechnungsfaktor von 35^4 μS/cm pro °dH, insbesondere 38-41 μS/cm pro °dH, verwendet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (11 ) die Auslösung des Regeneriervorgangs anhand der aus der ersten Kalibrierkennlinie

(F1 ) abgeleiteten Gesamthärte I des Rohwassers, der durch das lonenaustauscherharz (5) geflossenen Rohwassermenge und einer in der Steuereinheit (11 ) abgespeicherten Kapazität des lonenaustauscherharzes (5) veranlasst.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Verschneidevorrichtung nur anhand der aus der zweiten Kalibrierkennlinie (F2) abgeleiteten Gesamthärte Il des Rohrwassers und der vorgegebenen Verschnittwasserhärte erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserenthärtungsanlage (1 ) mindestens zwei Durchflussmesser (13, 14, 17) aufweist, dass eine direkte oder indirekte Bestimmung des ersten Teilstroms V(t) te jiiweich und des zweiten Teilstroms V(t) te ii2roh mit den mindestens zwei

Durchflussmessern (13, 14, 17) erfolgt, und dass die Steuerung der Verschneidevorrichtung anhand der aus der zweiten Kalibrierkennlinie (F2) abgeleiteten Gesamthärte Il des Rohwassers und einer vorgegebenen Verschnittwasserhärte in Rückkopplung mit den bestimmten Teilströmen V(t) te inweich und V(t) te ii2roh erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfähigkeit der Regeneriermittellösung (7) mittels eines weiteren Leitfähigkeitssensors bestimmt wird.

9. Wasserenthärtungsanlage (1 ) mit einer lonenaustauschervorrichtung (6) umfassend ein lonenaustauscherharz (5) , einem Vorratsgefäß (8) für die Bereitstellung einer Regeneriermittellösung (7) zum Regenerieren des lonenaustauscherharzes (5) sowie einer Verschneidevorrichtung zum

Mischen von Rohwasser und enthärtetem Wasser, einem Leitfähigkeitssensor (12) zur Messung der Leitfähigkeit des Rohwassers, mindestens einem, bevorzugt zwei Durchflussmessern (13, 14, 17), sowie einer elektronischen Steuereinheit (11 ) ,

dadurch gekennzeichnet,

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dass die elektronische Steuereinheit (11 ) einen Speicher mit mehreren abgespeicherten Kalibrierkennlinien (F1 , F2) zur Bestimmung der Gesamthärte des Rohwassers aus der Leitfähigkeit umfasst.

10. Wasserenthärtungsanlage (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitfähigkeitssensor (12), mindestens ein Durchflussmesser (13, 14, 17) und/oder die Verschneidevorrichtung in einem Anschlusszwischenstück (4) zum Anbau der Wasserenthärtungsanlage (1 ) an eine Rohrleitung eines Wassernetzes angeordnet sind.

11. Wasserenthärtungsanlage (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitfähigkeitssensor (12), mindestens ein Durchflussmesser (13, 14, 17) und/oder die Verschneidevorrichtung in einem Steuerkopf der Wasserenthärtungsanlage (1 ) angeordnet sind.

12. Wasserenthärtungsanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Bypassleitung (18) vorgesehen ist, in der die Verschneidevorrichtung und ein Durchflussmesser (17) für den zweiten Teilstrom V(t) te ii2roh des für die Verschneidung verwendeten Rohwassers angeordnet sind.

13. Wasserenthärtungsanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschneidevorrichtung ein

Verschneideventil (9), insbesondere ein Bypassventil, und einen Stellmotor (10) umfasst, der von der elektronischen Steuereinheit (11 ) angesteuert wird.

14. Wasserenthärtungsanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Leitfähigkeitssensor derart

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angeordnet ist, dass er mit der Regeneriermittellösung (7) in Kontakt kommt.

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Description:

Verfahren zum Betrieb einer Wasserenthärtungsanlage mit zwei Kalibrierkenniinien und zugehörige Wasserenthärtungsanlage

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Wasserenthärtungsanlage mit einer lonenaustauschervorrichtung umfassend ein lonenaustauscherharz, einem Vorratsgefäß für die Bereitstellung einer Regeneriermittellösung zum Regenerieren des lonenaustauscherharzes, einer Verschneidevorrichtung, sowie mindestens einem Durchflussmesser, wobei ein der Wasserenthärtungsanlage zufließender Volumenstrom V(t) r0 h von Rohwasser vor oder in der Wasserenthärtungsanlage auf einen ersten Teilstrom und einen zweiten Teilstrom aufgeteilt wird, und der erste Teilstrom über das lonenaustauscherharz geleitet wird und dieser enthärtete Teilstrom V(t)t e inweich dem zweiten, rohwasserführenden Teilstrom V(t) ii2roh zugemischt wird,

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wodurch in oder hinter der Wasserenthärtungsanlage ein abfließender Volumenstrom V(t) ve rschnitt von Verschnittwasser gebildet wird, wobei über die Verschneidevorrichtung das Verhältnis von erstem und zweitem Teilstrom im abfließenden Volumenstrom V(t) ver schnitt von Verschnittwasser einstellbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- Bestimmung der Leitfähigkeit des Rohwassers mittels eines Leitfähigkeitssensors und daraus Bestimmung der Gesamthärte des Rohwassers mit einer in einer elektronischen Steuereinheit hinterlegten Kalibrierkennlinie,

- direkte oder indirekte Bestimmung des ersten Teilstroms V(t) te in weich mit dem mindestens einen Durchflussmesser,

Ein solches Verfahren ist bekannt aus der EP 0 900 765 B1.

Wasserenthärtungsanlagen werden in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt, wenn enthärtetes oder teilenthärtetes Wasser aus technischen Gründen oder aus Komfortgründen benötigt wird. Bei der Enthärtung nach dem lonenaustauschverfahren werden die im Wasser enthaltenen Härtebildner Calcium- und Magnesium-Ionen gegen Natrium-Ionen ausgetauscht. Dies geschieht mittels eines mit Natrium-Ionen beladenen Harzes (lonenaustauscherharz). Bei Erschöpfung muss das Harz mit Salzsole regeneriert werden, um es dem Enthärtungsprozess erneut zur Verfügung stellen zu können.

Der Zeitpunkt, wann die Erschöpfung des lonenaustauscherharzes erreicht wird und eine Regeneration durchgeführt werden muss, hängt von der Nennkapazität der Wasserenthärtungsanlage, von der Wasserqualität (d.h. der Rohwasserhärte) und vom Wasserverbrauch ab. Die wesentliche Problematik besteht darin, den richtigen Regenerierzeitpunkt unabhängig von der

Wasserqualität automatisch und sicher zu bestimmen. Wird eine Regeneration

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zu früh eingeleitet, so steigt der Salzverbrauch und damit die Umweltbelastung, bei einem zu späten Regenerationsstart findet ein Härtedurchbruch statt.

Ein Verfahren zur Bestimmung des Regenerierzeitpunktes einer Wasserenthärtungseinrichtung ist beispielsweise aus DE 198 41 568 A1 bekannt. Hier wird der elektrische Leitwert vor und nach dem Enthärter gemessen und daraus eine Leitwertdifferenz ermittelt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, dass sich der Leitwert bei einem Calcium-Natrium- Austausch nur geringfügig ändert und dadurch bedingt der Regenerationszeitpunkt nur ungenau bestimmt werden kann. Eine Regeneration kann hier auch erst ausgelöst werden, wenn bereits eine unvollständige Enthärtung stattgefunden hat, also ein Härtedurchbruch bereits eingesetzt hat.

In der Druckschrift US 6 814 872 B2 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung der Regeneration eines Enthärters beschrieben. Hierzu werden die Wasserhärte und das Volumen des zu enthärtenden Wassers mittels eines Leitfähigkeitssensors bzw. einer ionenselektiven Elektrode und eines Wasserzählers bestimmt und die Signale einer elektronischen Steuerung zugeführt. Der Regenerationszeitpunkt wird durch Vergleich einer bisher dem Wasser entzogenen Gesamthärte mit einer Kapazität des Wasserenthärters bestimmt, lonenselektive Elektroden sind jedoch sehr störanfällig und benötigen eine regelmäßige Wartung. Zudem sind solche Elektroden teuer.

Aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen ist es oft notwendig oder erwünscht, lediglich teilenthärtetes Wasser einzusetzen. So kann vollständig enthärtetes Wasser zu Korrosionsproblemen führen, wenn eine Schutzschichtbildung in der nachgeschalteten Rohrleitungsinstallation nicht mehr möglich ist. Zudem wird bei einer Vollenthärtung die Kapazität des Enthärters schnell erschöpft, und es muss frühzeitig regeneriert werden. Dies ist mit einem hohen Salzverbrauch und damit hohen Kosten verbunden. Zur

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Durchführung einer Teilenthärtung ist eine Vorrichtung (Verschneidevorrichtung) zum Mischen von enthärtetem Wasser (auch als Reinwasser oder Weichwasser bezeichnet) und Rohwasser notwendig, in der Regel ist es erwünscht, die Wasserhärte im Verschnittwasser, das ist das Gemisch von enthärtetem Wasser und Rohwasser, einzustellen und zu steuern.

Die EP 0 900 765 B1 beschreibt eine Vorrichtung zur Wasserenthärtung nach dem lonenaustauschprinzip mit einer Verschneidevorrichtung. Zur Steuerung des Regeneriervorgangs des Ionenaustauschers und der Verschneidung von Roh- und Reinwasser wird die Härte des zufließenden Rohwassers mittels Leitwertsensoren bestimmt. Weiterhin werden Durchflussmesser für das Rein- und Rohwasser sowie zusätzliche Leitwertsensoren im lonenaustauschermaterial, deren Signale von einer elektronischen Auswerte- und Regeleinheit verarbeitet werden, eingesetzt. Diese bekannte Vorrichtung ist jedoch aufgrund der großen Anzahl von benötigten Elektroden recht aufwändig im Aufbau und damit teuer. Zudem ist die Einstellung der Härte des Verschnittwassers mit dieser Vorrichtung recht ungenau.

Aufgabe der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzustellen, mit dem sowohl der Zeitpunkt der Regeneration des lonenaustauscherharzes als auch die Einstellung der Verschnittwasserhärte mit hoher Genauigkeit und kostengünstig möglich ist.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Gesamthärte I des Rohwassers, die zur Steuerung des

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Regeneriervorgangs des lonenaustauscherharzes verwendet wird, mittels einer ersten Kalibrierkennlinie aus der gemessenen Leitfähigkeit abgeleitet wird, und eine Gesamthärte Il des Rohwassers, die zur Steuerung der Verschneidevorrichtung verwendet wird, mittels einer zweiten Kalibrierkennlinie aus der gemessenen Leitfähigkeit abgeleitet wird.

Zur korrekten Steuerung von Regeneration und Verschneidung muss die Wasserhärte des zufließenden Rohwassers ermittelt werden. Der elektrische Leitwert bzw. die Leitfähigkeit sind jedoch nur bedingt proportional zur Wasserhärte, d.h. zum Calcium- und Magnesiumgehalt des Wassers. Vielmehr ist der Leitwert ein Summenparameter, der alle im Wasser gelösten Ionen erfasst. Die bei einer bestimmten Leitfähigkeit tatsächlich vorliegende Wasserhärte kann um mehrere °dH schwanken. Ist die aus dem Leitwert bestimmte Wasserhärte größer als die tatsächliche Wasserhärte, so wird die Regeneration zu früh gestartet, was mit einem erhöhten Salzverbrauch verbunden ist, während eine berechnete Wasserhärte, die kleiner ist als die tatsächliche Wasserhärte, zu einer zu spät eingeleiteten Regeneration und damit zu einem Härtedurchbruch führt. Um einen Härtedurchbruch zu vermeiden, wird im Stand der Technik zur Steuerung des Regenerationsvorganges in der Regel eine Wasserhärte zugrunde gelegt, die größer als die tatsächlich vorliegende Wasserhärte ist. Wird dieser Wert ebenfalls zur Steuerung der Verschneidung verwendet, so führt dies zu größeren Standardabweichungen bezüglich der erwünschten und tatsächlich vorliegenden Verschnittwasserhärte. Auch in der EP 0 900 765 B1 wird ein einziger Härtewert zur Steuerung von sowohl der Regeneration des

Ionenaustauschers als auch zur Steuerung der Verschneidung von Roh- und Reinwasser verwendet, was zu besagten Ungenauigkeiten in der Verschnittwasserhärte führt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Wasserhärte, die zur Steuerung des Regeneriervorgangs herangezogen wird, mittels einer ersten, aus einer

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Vielzahl von Wasseranalysen empirisch ermittelten Kalibrierkennlinie aus der gemessenen Leitfähigkeit bestimmt. Diese erste Kalibrierkennlinie (Kalibrierkurve) ist so definiert, dass die aus ihr bestimmte Wasserhärte zumindest in guter Näherung der maximalen, bei dieser Leitfähigkeit vorkommenden Wasserhärte entspricht. Damit wird vermieden, dass ein Regeneriervorgang zu spät gestartet wird, so dass ein Härtedurchbruch zuverlässig vermieden wird. Weiterhin wird der Verbrauch an Regeneriersalz nur geringfügig höher sein als bei Berücksichtigung der tatsächlich vorliegenden (und nur aufwändig genau bestimmbaren) Wasserhärte.

Würde diese erste Kalibrierkennlinie auch zur Steuerung der Verschneidevorrichtung (bzw. der Anteile von Roh- und Weichwasser im Verschnittwasser) eingesetzt, so würde in den meisten Fällen die Wasserhärte im Rohwasser überschätzt, und die tatsächliche Wasserhärte im Verschnittwasser wäre in den meisten Fällen niedriger als im Rahmen der

Steuerung vorgegeben. Mit anderen Worten, die Abweichung der tatsächlichen Wasserhärte im Verschnittwasser vom Zielwert wäre weit größer als aufgrund der Variation der Wasserhärten bei gleichem Leitwert in verschiedenen Trinkwasserzusammensetzungen zu erwarten ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet deshalb eine zweite Kalibrierkennline (Kalibrierkurve). Die aus der zweiten Kalibrierkurve bestimmte Wasserhärte ergibt sich aus einem Datensatz vieler Wasseranalysen als (zumindest in guter Näherung) mittlerer Wert aller bei dieser Leitfähigkeit vorkommenden Wasserhärten. Mit dieser zweiten Kurve ist es möglich, eine größere übereinstimmung zwischen der aus der Leitfähigkeit bestimmten Härte des Rohwassers und der tatsächlichen Wasserhärte im Rohwasser zu erhalten. Damit wird auch die Einstellung bzw. Steuerung der Wasserhärte im Verschnittwasser genauer. Die Standardabweichung der tatsächlichen Wasserhärte von der als Zielwert der Verschnitt-Steuerung eingestellten Wasserhärte entspricht dann im Wesentlichen nur der Variation, die sich aus

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den möglichen Wasserhärten verschiedener Wassertypen bei gleichem elektrischen Leitwert ergibt.

Durch die Verwendung der beiden Kalibrierkurven ist eine im Vergleich zum Stand der Technik viel genauere Verschneidung gewährleistet, wobei gleichzeitig Härtedurchbrüche zuverlässig vermieden werden. Im Rahmen der Erfindung ist es insbesondere gut möglich, vorgegebene Toleranzgrenzen der Härte im Verschnittwasser einzuhalten. Die Verwendung von teuren ionenselektiven Elektroden ist nicht erforderlich; das erfindungsgemäße Verfahren benötigt nur herkömmliche summarische Leitwerte.

Insbesondere können mittels der Erfindung die in der Norm E DIN 19636-100, 2006-07 festgelegten Toleranzgrenzen problemlos und kostengünstig eingehalten werden. In der besagten Norm heißt es: „Die Summe der Erdalkali- Ionen im Verschnittwasser darf bei jedem eingestellten Wert um nicht mehr als + 0,4 mol/m 3 und - 0,2 mol/m 3 von diesem abweichen." Bei Verwendung nur der ersten Kalibrierkurve wäre die Einhaltung der Norm meist nicht möglich (abhängig von der Schwankungsbreite der Rohwasserzusammensetzung).

Die Bestimmung des ersten Teilstroms V(t)t θ iHweich kann direkt (mittels eines Durchflussmessers in diesem Teilstrom) oder indirekt (mittels Durchflussmessern in anderen Volumenströmen, aus deren Messergebnisse sich der erste Teilstrom ergibt) erfolgen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird zumindest der erste Teilstrom (für die Bestimmung des Regenerationszeitpunkts), und bevorzugt auch der zweite Teilstrom (für eine genauere Kontrolle der Zusammensetzung des Verschnittwassers) bestimmt. Man beachte, dass es zur Bestimmung der beiden Teilströme V(t) te iiiweich und V(t) te ii 2 ro h ausreicht, einen der beiden Teilströme direkt zu bestimmen (was beim ersten Teilstrom V(t)t e inw e i ch sowohl vor als auch nach der Enthärtung erfolgen kann) und zusätzlich entweder den zufließenden (eingehenden) Rohwasserstrom V(t) rOh oder den abfließenden (ausgehenden)

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Verschnittwasserstrom V(t) versch ni tt zu bestimmen, wobei im Normalbetrieb der Wasserenthärtungsanlage gilt:

V(t) rah = V(t) verS chnitt = V(t) te iiiweich + V(t) te ιi2roh- Der nicht direkt bestimmte Teilstrom kann dann durch Differenzbildung errechnet werden (indirekte Bestimmung des Teilstroms). Der Buchstabe t steht für die Zeit.

Die vorliegende Erfindung kann insbesondere dazu eingesetzt werden, Trinkwasser zu enthärten, insbesondere in Hauswasserversorgungssystemen. Eine erfindungsgemäß betriebene Wasserenthärtungsanlage kann an ein Hauswasserversorgungssystem ohne großen Installationsaufwand angeschlossen und sofort betrieben werden. Die Wasserenthärtungsanlage stellt sich über die Leitfähigkeitsmessung auf die lokale Wasserzusammensetzung automatisch ein, wobei durch die beiden Kalibrierkennlinien gute Härteabschätzungen sowohl für die automatische Steuerung der Regeneration als auch für die automatische Steuerung der

Verschneidevorrichtung erreicht werden. Weitere manuelle Einstellungen (etwa zur Kalibrierung) sind nicht notwendig.

Bevorzugte Varianten der Erfindung

Eine besonders bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die aus der ersten Kalibrierkennlinie abgeleitete Gesamthärte I zumindest abschnittsweise größer ist als die aus der zweiten Kalibrierkennlinie abgeleitete Gesamthärte II. Mit dieser Konstellation der Kalibrierkennlinien kann eine Unterschätzung der Rohwasserhärte bezüglich der Regeneration des lonenaustauscherharzes vermieden werden, und ebenso eine systematische überschätzung der Härte für die Verschnittsteuerung vermieden werden. Mit anderen Worten, es wird einerseits eine rechtzeitige Regeneration gewährleistet, andererseits kann die gewünschte Härte im Verschnittwasser leichter innerhalb strenger Toleranzgrenzen für jedes beliebige Rohwasser erhalten werden. Die Verwendung zweier unterschiedlicher Gesamthärten I und

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Il berücksichtigt die unterschiedlichen vorgegebenen Toleranzen bei der Steuerung der Regeneration und der Verschneidung. Bei der Verschneidung ist eine Abweichung vom Sollwert nach oben und unten zugelassen, während bei der Bestimmung der Regenerationsauslösung lediglich ein zu früher, nicht jedoch ein zu später Start zulässig ist.

Bevorzugt ist auch eine Verfahrensvariante, bei der die erste Kalibrierkennlinie einen Umrechnungsfaktor von 28-35 μS/cm pro °dH, insbesondere 30-33 μS/cm pro °dH, verwendet. Mit diesen Werten wird für viele örtliche Trinkwasserzusammensetzungs-Variationen eine für die Regeneration sichere, und gleichzeitig salzsparende Umrechnung des Leitwerts auf die Wasserhärte vorgenommen. Die Auswertung der Analysen von etwa 300 verschiedenen Trinkwässern hat ergeben, dass bei Verwendung eines Umrechnungsfaktors von 28-35 μS/cm pro °dH, insbesondere 30-33 μS/cm pro °dH, die berechnete Wasserhärte einen oberen Grenzwert des Spektrums an tatsächlich bei dieser Leitfähigkeit auftretenden Wasserhärten darstellt. Somit ist einerseits auf jeden Fall ein rechtzeitiger Beginn des Regenerationsvorgangs gewährleistet, andererseits wird nicht zu früh regeneriert, so dass die in der DIN EN 14743 vorgegebene (minimale) Austauschkapazität von 4 mol (400 g CaCO 3 ) pro Kilo eingesetztem Regeneriersalz ohne Mühe überschritten wird.

Bevorzugt ist ebenfalls eine Verfahrensvariante, bei der die zweite Kalibrierkennlinie einen Umrechnungsfaktor von 35-44 μS/cm pro °dH, insbesondere 38-41 μS/cm pro °dH, verwendet. Mit diesen Werten wird für viele örtliche Trinkwasserzusammensetzungs-Variationen eine für die Verschnittsteuerung recht exakte Umrechnung des Leitwerts auf die Wasserhärte vorgenommen. Wie die Auswertung der etwa 300 verschiedenen Trinkwasseranalysen zeigt, liegen mit diesem zweiten Umrechnungsfaktor berechnete Wasserhärten im mittleren Bereich des Spektrums an tatsächlich bei dieser Leitfähigkeit auftretenden Wasserhärten. Wird zur Steuerung der Verschneidung von Rohwasser und enthärtetem Wasser von einer derart

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berechneten Rohwasserhärte ausgegangen, so liegt die tatsächliche Verschnittwasserhärte ohne Mühe innerhalb der in der Norm E DIN 19636-100, 2006-07 festgelegten Toleranzgrenzen.

Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass die elektronische Steuereinheit die Auslösung des Regeneriervorgangs anhand der aus der ersten Kalibrierkennlinie abgeleiteten Gesamthärte I des Rohwassers, der durch das lonenaustauscherharz geflossenen Rohwassermenge (also der Weichwassermenge des integralen Teilstroms V(t)teinweich) und einer in der Steuereinheit abgespeicherten Kapazität des lonenaustauscherharzes veranlasst. Durch Vergleich der aus der Rohwasserhärte und -menge ermittelten Anzahl an ausgetauschten Härtebildnern mit der anlagenspezifischen Kapazität wird gewährleistet, dass rechtzeitig und automatisch eine Regeneration des erschöpften Harzes eingeleitet wird.

Eine bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass die Steuerung der Verschneidevorrichtung nur anhand der aus der zweiten Kalibrierkennlinie abgeleiteten Gesamthärte Il des Rohrwassers und der vorgegebenen Verschnittwasserhärte erfolgt. In dieser Variante wird auf die Anteile der beiden Teilströme am Verschnittwasser im Normalbetrieb der

Wasserenthärtungsanlage nur über die Einstellung der Verschneidevorrichtung geschlossen (die sich bei verschiedenen Einstellungen der Verschneidevorrichtung ergebenden Anteile der Teilströme müssen hierzu vorab bestimmt und in der elektronischen Steuereinheit hinterlegt werden); eine Rückkopplung der Einstellung der Verschneidevorrichtung über eine Bestimmung der beiden Teilströme im Normalbetrieb erfolgt nicht. Dies vereinfacht die Steuerung der Verschneidung erheblich. Bei konstanten Druckverhältnissen an Zu- und Ableitung der Wasserenthärtungsanlage ist die Verschneidung für die meisten Anwendungen ausreichend genau. Diese Steuerungsvariante kann auch übergangsweise zu Beginn der Inbetriebnahme der Wasserenthärtungsanlage eingesetzt werden, so lange noch keine

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Messwerte für die beiden Teilströme für eine Rückkopplung zur Verfügung stehen.

Eine alternative, besonders bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass die Wasserenthärtungsanlage mindestens zwei Durchflussmesser aufweist, dass eine direkte oder indirekte Bestimmung des ersten Teilstroms V(t) te jiiweic h und des zweiten Teilstroms V(t)teii2rah mit den mindestens zwei Durchflussmessern erfolgt, und dass die Steuerung der Verschneidevorrichtung anhand der aus der zweiten Kalibrierkennlinie abgeleiteten Gesamthärte Il des Rohwassers und einer vorgegebenen Verschnittwasserhärte in Rückkopplung mit den bestimmten Teilströmen V(t)t θ inweich und V(t) te ii2roh erfolgt. In dieser Variante werden die Teilströme im Normalbetrieb der Wasserenthärtungsanlage ständig kontrolliert (gemessen/bestimmt), und die Einstellung der Verschneidevorrichtung wird im Rahmen eines Regelkreises automatisch so nachgeführt, dass die Anteile der Teilströme im Verschnittwasser im Normalbetrieb jederzeit der Vorgabe entsprechen, die sich aus der gemessenen Rohwasserhärte (gemäß Gesamthärte II) und der vorgegebenen Verschnittwasserhärte ergibt. Dadurch können Schwankungen der Anteile der Teilströme im Verschnittwasser, die sich bei identischer Einstellung der Verschneidevorrichtung aufgrund von Schwankungen von Außenbedingungen (etwa der Druck des zulaufenden Rohwassers, oder die Größe des Entnahmeflusses von Verschnittwasser) etwaig ergeben, ausgeglichen werden, und die Verschnittwasserhärte bleibt im Normalbetrieb besonders genau am Sollwert. Bei bekannter Rohwasserhärte lässt sich durch Steuerung der Volumenströme von enthärtetem Wasser und zugemischtem Rohwasser jede beliebige Verschnittwasserhärte zwischen 0 °dH und der Härte des Rohwassers einstellen. Das Rohwasser kann beispielsweise über eine Bypassleitung dem enthärteten Wasser zugemischt werden. Zur exakten Einstellung der Verschnittwasserhärte muss die Rohwasserhärte genau bekannt sein. Die tatsächliche Rohwasserhärte weicht nur sehr wenig von der

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aus der zweiten Kalibrierkennlinie bestimmten Gesamthärte Il des Rohwassers ab, so dass die Verschnittwasserhärte vom eingestellten Wert kaum abweicht.

Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante wird die Leitfähigkeit der Regeneriermittellösung mittels eines weiteren Leitfähigkeitssensors bestimmt. Dies kann beispielsweise in der Zuleitung für Regeneriermittellösung zum Harzbett während des Regenerationsvorgangs erfolgen. Dadurch kann überprüft werden, ob die Salzkonzentration in der Regeneriermittellösung für eine Regeneration ausreichend ist. Bei einer zu geringen Salzkonzentration, beispielsweise bei Salzmangel oder bei unvollständiger Auflösung des Salzes in der Sole, findet lediglich eine unvollständige Regeneration des Harzes statt. Durch die überprüfung der Solekonzentration mittels Leitfähigkeitsmessung wird eine unvollständige Regeneration und damit verbunden ein nachfolgender Härtedurchbruch vermieden. Eine zu geringe Salzkonzentration wird bevorzugt mittels eines optischen oder akustischen Signalgebers angezeigt.

In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch eine Wasserenthärtungsanlage mit einer lonenaustauschervorrichtung umfassend ein lonenaustauscherharz, einem Vorratsgefäß für die Bereitstellung einer Regeneriermittellösung zum Regenerieren des lonenaustauscherharzes sowie einer Verschneidevorrichtung zum Mischen von Rohwasser und enthärtetem Wasser, einem Leitfähigkeitssensor zur Messung der Leitfähigkeit des Rohwassers, mindestens einem, bevorzugt zwei Durchflussmessern, sowie einer elektronischen Steuereinheit, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die elektronische Steuereinheit einen Speicher mit mehreren abgespeicherten Kalibrierkennlinien zur Bestimmung der Gesamthärte des Rohwassers aus der Leitfähigkeit umfasst. Die Speicherung mehrerer Kalibrierkennlinien berücksichtigt, dass die Leitfähigkeit ein Summenparameter darstellt, der alle im Wasser gelösten Ionen erfasst, während die Wasserhärte lediglich von der Summe an Calcium- und Magnesium-Ionen abhängt. So schwankt die bei einer bestimmten Wasserhärte vorliegende Leitfähigkeit, je nachdem, welche Ionen

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außer Calcium- und Magnesium-Ionen im Wasser noch enthalten sind. Bei einem hohen Anteil an einwertigen Ionen wie Natrium oder Kalium ergibt sich beispielsweise eine entsprechend hohe Leitfähigkeit, obwohl die Gesamthärte, also der Gehalt an Calcium- und Magnesium-Ionen gering sein kann. Andererseits kann ein natriumarmes Wasser mit einem hohen Anteil Calcium- und Magnesium-Ionen eine große Wasserhärte trotz relativ geringer Leitfähigkeit aufweisen. Dies bedeutet, dass die bei einer bestimmten Leitfähigkeit vorliegende Wasserhärte innerhalb eines bestimmten Intervalls liegt. Die beiden Kalibrierkurven berücksichtigen dieses Intervall. Dadurch ist eine korrekte Steuerung von Regeneration und Verschneidung möglich. Die erfindungsgemäße Wasserenthärtungsanlage ist insbesondere geeignet für ein oben genanntes, erfindungsgemäßes Betriebsverfahren.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage sieht vor, dass der Leitfähigkeitssensor, mindestens ein Durchflussmesser und/oder die Verschneidevorrichtung in einem

Anschlusszwischenstück zum Anbau der Wasserenthärtungsanlage an eine

Rohrleitung eines Wassemetzes angeordnet sind. Das

Anschlusszwischenstück beinhaltet Kanäle für das gesamte, zufließende Rohwasser und das abfließende (teil-)enthärtete Verschnittwasser und kann an ein beliebiges, bereits vorhandenes Anschlussstück angeschlossen werden.

Ein separater Anschluss ist nicht notwendig. Dadurch ist der Einbau platzsparend, einfach und kostengünstig.

Eine andere, bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der

Leitfähigkeitssensor, mindestens ein Durchflussmesser und/oder die Verschneidevorrichtung in einem Steuerkopf der Wasserenthärtungsanlage angeordnet sind. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders kompakte und kostengünstige Bauweise.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der eine Bypassleitung

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vorgesehen ist, in der die Verschneidevorrichtung und ein Durchflussmesser für den zweiten Teilstrom V(t) te ii2roh des für die Verschneidung verwendeten Rohwassers angeordnet sind. Derartige Bypassleitungen ermöglichen eine einfache Bauweise der Enthärtungsanlage. Zudem ist es möglich, über die Bypassleitung Stoffe wie Korrosionsschutzmittel zur weiteren

Wasseraufbereitung zu dosieren. Die Bypassleitung verlauft parallel zu dem Leitungsstrang, welcher die lonenaustauschervorrichtung enthält.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, welche vorsieht, dass die Verschneidevorrichtung ein Verschneideventil, insbesondere ein Bypassventil, und einen Stellmotor umfasst, der von der elektronischen Steuereinheit angesteuert wird. Mit dem Stellmotor kann das Verschneideventil gut automatisch angesteuert werden. Mit einer ein Bypassventil enthaltenden Verschneidevorrichting ist es auf einfache Weise möglich, durch partielles öffnen bzw. Schließen des Bypassventils jedes Mischungsverhältnis zwischen Rohwasser und enthärtetem Wasser zu erhalten.

Bei einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist ein weiterer Leitfähigkeitssensor derart angeordnet, dass er mit der Regeneriermittellösung in Kontakt kommt. Dies kann beispielsweise in der Zuleitung für

Regeneriermittellösung zum Harzbett oder im Solebehälter selbst sein. Dadurch kann die Konzentration der Salzsole während der Regeneration des Ionenaustauschers kontrolliert werden. Bei einer zu geringen Salzkonzentration, z.B. durch Salzmangel oder bei unzureichenden Lösezeiten, kann das lonenaustauscherharz nicht vollständig regeneriert werden, so dass es zu einem frühzeitigen Härtedurchbruch kommt. Durch Kontrolle der Solekonzentration mittels Leitfähigkeitssensor wird dies vermieden. Bevorzugt ist weiterhin ein akustischer oder optischer Signalgeber vorgesehen, der eine zu niedrige Konzentration der Regeneriermittellösung meldet.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der

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Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

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Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Diagramm-Darstellung der titri metrisch bestimmten

Gesamthärte in Abhängigkeit von der gemessenen Leitfähigkeit bei verschiedenen Trinkwässern;

Fig. 2: den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage;

Fig. 3: den schematischen Aufbau einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Problematik, für Wasser, insbesondere Trinkwasser oder Hauswasser, die Wasserhärte so zu bestimmen, dass einerseits die Regeneration eines lonentauschers und andererseits die Einstellung der Wasserhärte in einem Verschnittwasser (gemischt aus Roh- und Weichwasser) in einer Wasserenthärtungsanlage mit guter Genauigkeit erfolgt. Eine einfache Möglichkeit, die Wasserhärte von Rohwasser abzuschätzen, ist die Messung der elektrischen Leitfähigkeit des Rohwassers.

Zur Darstellung in Fig. 1 wurden ca. 300 verschiedene Trinkwässer in der Bundesrepublik Deutschland untersucht und deren Leitfähigkeit sowie die Gesamthärte bestimmt. Die Messung der Leitfähigkeit erfolgte mittels Konduktometer, während die Gesamthärte titrimetrisch ermittelt wurde.

Die Bestimmung der Gesamthärte anhand einer Leitfähigkeitsmessung ist im Gegensatz zur titrimetrischen Bestimmungsmethode schnell und einfach

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durchführbar und deshalb zur Steuerung in Wasserenthärtungsanlagen weit verbreitet. Man erkennt aber in Fig. 1 , dass Wässer, deren Leitfähigkeit beispielsweise mit 625 μS/cm ermittelt wurde, eine Gesamthärte zwischen etwa 14°dH und 20°dH aufweisen. Im Allgemeinen lässt sich aus der elektrischen Leitfähigkeit eines Wassers nicht auf einen exakten Härtewert schließen, sondern nur auf einen Bereich, in dem die Wasserhärte tatsächlich liegen wird. Die Variation der Wasserhärte in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit kann dabei über Probenahmen ermittelt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird diese Variation typischerweise für eine geplante Einsatzregion einer Wasserenthärtungsanlage, wie hier die Bundesrepublik Deutschland, vorab bestimmt.

Um bei einer Wasserenthärtungsanlage einen Härtedurchbruch zu vermeiden, muss mit dem Regenerationsvorgang des erschöpften lonenaustauscherharzes rechtzeitig begonnen werden. Die aus der gemessenen Leitfähigkeit bestimmte Gesamthärte I, die zur Steuerung des Regenerationsvorgangs herangezogen wird, darf deshalb nicht kleiner sein als die größte, bei dieser Leitfähigkeit titrimetrisch bestimmte, d.h. in der Praxis auftretende Gesamthärte. Nur so ist garantiert, dass die Regeneration bei jeder beliebigen Wasserzusammensetzung rechtzeitig gestartet wird. Die Bestimmung der Gesamthärte I aus der gemessenen Leitfähigkeit zur Steuerung der Regeneration wird deshalb mittels einer ersten Kalibrierkennlinie F1 durchgeführt. Diese erste Kalibrierkennlinie F1 gibt (zumindest in guter Näherung) die maximal auftretende Gesamthärte in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit wieder; F1 besitzt hier (in Fig. 1 ) eine Steigung von etwa 31 μS/cm°dH und verläuft als Ursprungsgerade.

Um einen Härtedurchbruch zu vermeiden, könnte zwar auch eine Kalibrierkennlinie mit einer noch geringeren Steigung als F1 eingesetzt werden; in diesem Fall würde jedoch Regeneriersalz verschwendet. Die für Enthärter gültige Norm DIN EN 14743 sieht vor, dass je Kilogramm des während einer

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Regeneration verwendeten Salzes mindestens eine Austauschkapazität von 4 mol (400 g CaCO 3 ) erzielt werden muss und limitiert somit den Salzverbrauch. Es wird deshalb im Rahmen der Erfindung zur Bestimmung der Gesamthärte bevorzugt keine Kalibrierkennlinie verwendet, deren Steigung merklich geringer ist als diejenige von F1. Dadurch ist sichergestellt, dass die Anforderungen der DIN EN 14743 bezüglich der Besalzung gut zu erfüllen sind.

Aus gesundheitlichen, technischen oder wirtschaftlichen Gründen ist es oft notwendig, lediglich teilenthärtetes Wasser einzusetzen. Hierzu ist eine Vorrichtung zum Mischen von enthärtetem Wasser und Rohwasser notwendig. In der Regel wünscht ein Anwender einen bestimmten Zielwert von Wasserhärte mit gewissen Toleranzen im Verschnittwasser einzuhalten. Zusätzlich sieht die E DIN 19636-100, 2006-07 maximale Toleranzen vor, beispielsweise dass die Summe der Erdalkali-Ionen im Verschnittwasser bei unterschiedlichen Volumenströmen und einem Zielwert von 8 °dH um nicht mehr als + 0,4 mol/m 3 und - 0,2 mol/m 3 von diesem abweichen darf. Bei einem eingestellten Wert von 8°dH muss der tatsächliche Wert im Verschnittwasser dann zwischen 6,9°dH und 10,2 °dH liegen.

Um möglichst enge Toleranzgrenzen der Verschnittwasserhärte - und insbesondere die obige Norm - einhalten zu können, sieht die Erfindung vor, die Bestimmung der Gesamthärte Il aus der gemessenen Leitfähigkeit des Rohwassers zur Steuerung der Verschneidevorrichtung mittels einer zweiten Kalibrierkennlinie F2 durchzuführen. Die zweite Kalibrierkennline F2 gibt (zumindest in guter Näherung) die gemittelte auftretende Gesamthärte in

Abhängigkeit von der Leitfähigkeit wieder. Die Kalibrierkennlinie F2 besitzt hier (in Fig. 1) eine Steigung von etwa 39 μS/cm c dH und verläuft ebenfalls als Urpsrungsgerade.

Anhand dieser zweiten Kalibrierkennlinie F2 ermittelt man z.B. bei einer gemessenen Leitfähigkeit von 625 μS/cm eine Gesamthärte Il von 16°dH. Fig.

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1 zeigt, dass Wässer, deren Leitfähigkeit mit 625 μS/cm ermittelt wurde, eine Gesamthärte zwischen etwa 14°dH und 20°dH aufweisen. Die untere Grenze wird dabei durch die Gerade F3 mit einer Steigung von etwa 46 μS/cm°dH bestimmt, während die Kalibrierkennlinie F1 die maximale Gesamthärte I in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit wiedergibt. Um eine vorgegebene Verschnittwasserhärte von beispielsweise 8 °dH zu erzielen, muss das Rohwasser mit enthärtetem Wasser im Verhältnis 1 :1 gemischt werden. Selbige Verschneidung führt bei einer Rohwasserhärte von 14 °dH zu einer Verschnittwasserhärte von 7 °dH, wohingegen eine derartige Verschneidung von Rohwasser und enthärtetem Wasser bei einer Rohwasserhärte von 20 °dH eine Verschnittwasserhärte von 10°dH ergibt. Bei einer eingestellten Verschnittwasserhärte von 8 °dH beträgt die tatsächliche Verschnittwasserhärte somit 7 °dH bis 10 °dH. Die Vorgabe der Norm E DIN 19636-100, 2006-07 bezüglich der Verschneideeinrichtung ist somit in jedem Fall erfüllt, wenn zur Bestimmung der Gesamthärte Il aus der Leitfähigkeit die Kalibrierkennlinie F2 herangezogen wird.

Würde man die mit der Kalibrierkennlinie F1 bestimmte Gesamthärte I bei 625 μS/cm von 20 °dH zur Steuerung der Verschneidung heranziehen, so müsste man das Rohwasser mit enthärtetem Wasser im Verhältnis 1 :1 ,5 mischen, um eine Verschnittwasserhärte von 8°dH zu erhalten. Selbiges Mischungsverhältnis würde bei einer Rohwasserhärte von 14 °dH zu einer Verschnittwasserhärte von 5,6 °dH führen. Dies liegt außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen. Die für die Steuerung der Regeneration verwendete Kalibrierkennlinie F1 ist deshalb zur Steuerung der Verscheidevorrichtung nicht geeignet.

Die Verwendung zweier unterschiedlicher Gesamthärten I und Il berücksichtigt die unterschiedlichen vorgegebenen Toleranzen bei der Steuerung der Regeneration und der Verschneidung. Bei der Verschneidung ist eine

Abweichung vom Sollwert nach oben und unten zugelassen, während bei der

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Bestimmung der Regenerationsauslösung lediglich ein zu früher, nicht jedoch ein zu später Start zulässig ist.

Die Gesamthärten I und Il sind hypothetische Werte, fehlerbehaftet durch den unterschiedlichen Anteil an einwertigen Ionen wie Natrium und Kalium bei verschiedenen Wässern. Mit den beiden Kalibrierkennlinien F1 und F2 werden unterschiedliche Fehlertoleranzen zugelassen bzw. genutzt.

Man beachte, dass die Kalibrierkennlinien F1 und F2 im gezeigten Beispiel als Geraden verlaufen, was die rechnerische Beschreibung der Kalibrierkennlinien erleichtert. Grundsätzlich sind aber erfindungsgemäß auch nicht-lineare Kalibrierkurven für die Bestimmung der Gesamthärten I und Il denkbar, die beispielsweise als Polynome angenähert werden.

Die Figur 2 zeigt einen schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage 1 mit einem Zulauf 2 für zulaufendes Rohwasser und einem Ablauf 3 für ablaufendes enthärtetes bzw. teilenthärtetes Wasser, einem Anschlusszwischenstück 4 zum Anbau einer mit lonenaustauscherharz 5 gefüllten lonenaustauschvorrichtung 6 an eine Rohrleitung eines Wassernetzes sowie einem mit Salzsole

(Regeneriermittellösung) 7 gefüllten Behälter 8 zur Regeneration von erschöpftem lonenaustauscherharz 5. Die Bereitstellung von teilenthärtetem Wasser durch Mischen von Rohwasser und enthärtetem Wasser erfolgt mit Hilfe eines Verschneideventils 9, das über einen Stellmotor 10 angesteuert wird. Eine elektronische Steuervorrichtung 11 empfängt Signale eines im Anschlusszwischenstück 4 im Rohwasserbereich angeordneten Leitfähigkeitssensors 12 und eines ebenfalls dort angeordneten Wasserzählers (Durchflussmessers) 13 für den gesamten eingehenden Rohwasservolumenstrom V(t) rOh sowie eines Wasserzählers 14, der den Volumenstrom (erster Teilstrom) an enthärtetem Wasser V(t)t β jnweich erfasst. Die Wasserzähler 13, 14 erfassen den momentanen (bei Zeit t vorliegenden)

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Volumenstrom und addieren mit Hilfe der elektronischen Steuervorrichtung das Wasservolumen. In der elektronischen Steuervorrichtung 11 sind die zwei Kalibrierkennlinien F1 und F2 hinterlegt, mit denen jeweils ein Wert für die Gesamthärte des Rohwassers ermittelt wird.

Die mit der ersten Kalibrierkennlinie F1 berechnete Gesamthärte I sowie die mit dem Wasserzähler 14 gemessene, durch die lonenaustauschervorrichtung 6 geströmte Wassermenge werden zur Steuerung der Regeneration des lonenaustauscherharzes 5 verwendet. Hierzu wird bei Erreichen des Erschöpfungszustandes des lonenaustauscherharzes 5 ein Ventil 15 mit Hilfe eines Motors 16 derart angesteuert, dass Salzsole in die lonenaustauschervorrichtung 6 fließen kann und das lonenaustauscherharz 5 regeneriert wird (Während der Regeneration sollte der normale Wasserstrom durch das lonenaustauscherharz 5 unterbunden sein; in dieser Zeit kann der Wasserstrom jedoch durch einen weiteren Behälter mit lonentauscherharz geleitet werden, so genannter "Pendelbetrieb". Im Rahmen der Erfindung weist die lonenaustauschervorrichtung 6 vorteilhafter weise zwei mit lonenaustauscherharz 5 gefüllte Behälter für besagten Pendelbetrieb auf).

Für die Steuerung der Verschneidung wird die Gesamthärte Il mit der zweiten in der elektronischen Steuerung hinterlegten Kalibrierkennlinie F2 berechnet. Der momentane zweite Teilstrom V(t)t e ii2ro h an nicht enthärtetem Rohwasser, der dem Verschnittwasserstrom V(t) ve r sch ni t t zugeführt wird, wird als Differenz der momentanen Volumenströme V(t) roh und V(t) te iiiweich in der Steuervorrichtung 11 errechnet. Die Mischungsanteile V(t) te ii2ro h und V(t)teinweich sind durch die Rohwasserhärte und die Verschnittwasserhärte vorgegeben und in der elektronischen Steuervorrichtung 11 hinterlegt bzw. werden von dieser berechnet. Das Verschneideventil 9 wird entsprechend der gewünschten Härte im Verschnittwasser über den Stellmotor 10 angesteuert. Zur Kontrolle (insbesondere Rückkopplung) dienen der Wasserzähler 13 im

Rohwasserbereich und der Wasserzähler 14, der den Teilstrom an enthärtetem

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Wasser erfasst. Im Leitungsabschnitt 20, welcher den ersten Teilstrom V(t)t e inw e ic h von Weichwasser führt, kann ein Rückschlagventil (nicht eingezeichnet) vorgesehen sein, um zu verhindern, dass Rohwasser in den Ablauf der lonenaustauschervorrichtung 6 einfließt.

In der Ausführungsform der Erfindung von Fig. 1 sind einzelne Komponenten wie der Leitfähigkeitssensor 12 und der Wasserzähler 13 im Anschlusszwischenstück 4 angeordnet. Ein derartiges Anschlusszwischenstück 4 kann an ein beliebiges, bereits vorhandenes Anschlussstück angeschlossen werden. Ein separater Anschluss ist nicht notwendig. Dadurch ist der Einbau der erfindungsgemäßen Anlage 1 platzsparend, einfach und kostengünstig.

Ebenso ist es möglich, die einzelnen Komponenten der Wasserenthärtungsanlage 1 auf eine andere Art und Weise anzuordnen.

Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasserenthärtungsanlage 1 zeigt Figur 3. Es werden nur die wesentlichen Abänderungen gegenüber der vorhergehenden Ausführungsform erläutert.

In der Ausführungsform von Fig. 3 befinden sich das Verschneideventil 9 sowie ein Wasserzähler (Durchflussmesser) 17 in einer Bypassleitung 18 zur lonenaustauschervorrichtung 6. Der Wasserzähler 17 erfasst direkt die Teilmenge V(t) te ii2roh an-Rohwasser, die dem enthärteten Wasser V(t) te iiiweich zugemischt wird. Die Signale werden an die elektronische Steuervorrichtung 11 weitergeleitet, die entsprechend der vorgegeben Verschnittwasserhärte das Verschneideventil 9 über den Stellmotor 10 ansteuert. Die elektronische Steuervorrichtung 11 kann in einem Steuerkopf 19 der lonenaustauschervorrichtung 6 integriert sein oder extern angeordnet sein. Ebenso sind in dieser beispielhaften Ausführungsform der Leitfähigkeitssensor 12 zur Messung der Leitfähigkeit des Rohwassers und der Wasserzähler 14, der die Menge an enthärtetem Wasser (also V(t)tei H w e i ch ) misst, im Steuerkopf

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19 positioniert (wobei die Leitfähigkeitsmessung vor der Enthärtung erfolgt). In der elektronischen Steuervorrichtung 11 sind wiederum zwei verschiedene Kalibrierkennlinien F1 und F2 zur Bestimmung der Gesamthärte des Rohwassers aus der mit Hilfe des Leitfähigkeitssensors 12 gemessenen Leitfähigkeit abgespeichert.

Zusammenfassend schlägt die Erfindung vor, bei einer

Wasserenthärtungsvorrichtung (1 ), welche einen zufließenden Rohwasserstrom V(t)roh in zwei Teilströme V(t) tei ιiweich , V(t) te ii2roh aufspaltet, einen Teilstrom V(t)teiiiw e i ch einer Vollenthärtung unterzieht, und danach die beiden Teilströme zu einem Verschnittwasserstrom V(t) ver schnitt vereint, für die Ermittlung der Wasserhärte aus der elektrischen Leitfähigkeit des Rohwassers zwei verschiedene Umrechungen von der gemessenen elektrischen Leitfähigkeit auf die Rohwasserhärte vorzusehen. Die Umrechnung mit einer ersten Kalibrierkurve (F1 ) ist konservativ und gibt die maximal auftretenden Wasserhärten bei verschiedenen Leitfähigkeiten wieder; sie wird zur automatischen Steuerung der Regeneration eines lonenaustauscherharzes (5) bei bekannter Kapazität des lonenaustauscherharzes verwendet. Die Umrechnung mit einer zweiten Kalibrierkurve (F2) ist realitätsnah und gibt die mittleren (d.h. mit dem kleinsten statistischen Fehler behafteten) Wasserhärten bei verschiedenen Leitfähigkeiten wieder; sie wird zur Steuerung der Verschneidevorrichtung (d.h. der Anteile der beiden Teilströme am Verschnittwasser) eingesetzt. Mit der Erfindung können experimentell ermittelte Variationen in der Wasserzusammensetzung (und damit unterschiedliche Zusammenhänge von Leitfähigkeit und Wasserhärte) berücksichtigt werden, um den Regenerationszeitpunkt optimal zu bestimmen und Toleranzen der Verschnittwasserhärte gegenüber einem Sollwert zu minimieren.

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Bezugszeichenliste

1 Wasserenthärtungsanlage

2 Zulauf für Rohwasser 3 Ablauf für (teil-)enthärtetes Verschnittwasser

4 Anschlusszwischenstück

5 lonenaustauscherharz

6 lonenaustauschervorrichtung

7 Salzsole (Regeneriermittellösung) 8 Solebehälter (Vorratsgefäß)

9 Verschneideventil

10 Stellmotor

11 elektronische Steuervorrichtung

12 Leitfähigkeitssensor 13 Wasserzähler Rohwasser (gesamtes zufließendes Rohwasser)

14 Wasserzähler enthärtetes Wasser (erster Teilstrom)

15 Ventil

16 Stellmotor

17 Wasserzähler Rohwasser (zweiter Teilstrom) 18 Bypassleitung

19 Steuerkopf

20 Leitungsabschnitt

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