AT209274B

AT209274B - Verfahren und Vorrichtung zum Abführen von Salzen aus salzhaltigen Flüssigkeiten

Info

Publication number: AT209274B
Application number: AT733456A
Authority: AT
Inventors: Friedrich Dr Schroeder-Stranz
Original assignee: Friedrich Dr Schroeder-Stranz
Priority date: 1955-12-08
Filing date: 1956-12-07
Publication date: 1960-05-25

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Abführen von Salzen aus salzhaltigen Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abführen von Salzen aus salzhaltigen Flüssigkeiten. Das Verfahren dient beispielsweise dem Entsalzen von Meerwasser, um dieses trinkbar zu machen, dem Entsalzen von Molken für die Zwecke der Lebensmittelindustrie oder Pharmazie, ferner auch zum Entsalzen alkoholischer Lösungen, schliesslich auch zur Reinigung radioaktiver Abwässer, sei es, um diese unschädlich zu machen und zu trinkbarem Wasser aufzubereiten, sei es, um aus diesen die radioaktiven Stoffe abzutrennen und in der Atomindustrie nutzbar zu machen.

Bei der Aufbereitung von Wasser in Entsalzungsanlagen ist es bekannt, dass teilweise entsalztes Wasser, welches während einer Erschöpfungsperiode der Filtersubstanz anfällt, einem Sammelbehälter zugeführt oder in eine andere Entsalzungsanlage geleitet wird, um nach der Regenerierung der Filtersubstanz zum Einfahren der betreffenden Entsalzungsanlage Verwendung zu finden. Dabei ist auch schon eine automatische Umschaltung auf die verschiedenen Leitungen des aus der Entsalzungsanlage abfliessenden Wassers in Abhängigkeit von seiner Salzkonzentration vorgeschlagen.

Gemäss der Erfindung geschieht das Abführen von Salzen aus salzhaltigen Flüssigkeiten in der Weise, dass die salzhaltige Flüssigkeit durch einen Behälter über einen Überlauf durch einen mit Filtersubstanz gefüllten Raum in einen Messraum geleitet wird, aus dem sie, wie an sich bekannt, durch ein Messinstrument gesteuert, dessen Einstellung gemäss, so lange zur weiteren Abgabe von Salzen in den Hauptbehälter zurückgepumpt wird, bis infolge des verminderten Salzgehalts das Messinstrument nicht mehr anspricht und dadurch steuerungsgemäss der Flüssigkeit die Abflussleitung öffnet.

Auf diese Weise wird die zu entsalzende Flüssigkeit ständig mit entsalzter Flüssigkeit verdünnt. Es werden günstige Austauschbedingungen in dem mit Filtersubstanz gefüllten Raum geschaffen und aufrechterhalten und so ein schnelles und durchgreifendes Entsalzen erzielt.

Als Filtersubstanz werden beispielsweise Aktiv-bzw. Absorptionskohle,"Permutit"-Filter oder andere bekannte Ionenaustauscher oder Mischbettaustauscher benutzt.

Als Messinstrument für die Überwachung des Salzgehalts der Flüssigkeit in der Messkammer sind Leit- fähigkeits-bzw. Widerstandsmesser geeignet, da bekanntlich die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit sich mit dem Salzgehalt ändert. Ferner ist ein elektrisches Kolorimeter für diesen Zweck geeignet, da es in Abhängigkeit vom Salzgehalt verschiedene Farbe zeigt und danach die Steuerung des Flüssigkeitslaufs ermöglicht bzw. automatisch steuern lässt.

Der zu entsalzenden Flüssigkeit kann Verdünnungsflüssigkeit zugeleitet werden, die höchstens einen Salzgehalt aufweist, der für die abfliessende Flüssigkeit zugelassen ist. Auf diese Weise lässt sich der Ionenaustausch ständig mit hohem Wirkungsgrad durchführen.

Zur Verdünnung der zu entsalzenden Flüssigkeit kann ein Teil der als Filtrat abfliessenden Flüssigkeit zurückgeleitet werden.

An Stelle oder neben der Entlastung des Ionenaustauschers durch Verdünnung der zu entsalzenden Flüssigkeit mittels Frischflüssigkeit oder Filtrat kann zur Verlängerung der Wirksamkeit des Ionenaustauschers dieser wenigstens periodisch einer Elektrolyse unterworfen werden.

Durch Verwendung von beweglichen Elektroden, welche beispielsweise auf und ab oder seitlich pendelnd angeordnet sind, kann die Elektrolyse leistungsmässig begünstigt und gleichbleibend gehalten werden.

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teil 32 betätigen kann. Die Betätigung der Reinigungsanlage kann auch vom Schwimmer 16 gesteuert werden.
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Da die Abflussleitung 10 bei Einsetzen des Kreislaufs zeitweise geschlossen wird, kann die Leitung 10 zu einem nicht dargestellten Pufferbehälter führen, aus welchem dann z. B. aus Salzwasser gewonnenes
Gebrauchswasser völlig kontinuierlich entnommen werden kann.

Gemäss der Fig. 3 sind mehrere Vorrichtungen zu einer Reihenanlage vereinigt, welche insbesondere zur Reinigung radioaktiver Abwässer od. dgl. geeignet ist. Jede Einzelvorrichtung erhält radioaktives Wasser aus der vorhergehenden Einzel Vorrichtung mit Ausnahme der ersten, welche ihr isotopenverseuchtes
Wasser direkt aus der Abwasserleitung bezieht. Der Vorrichtungsreihe ist ein Sammelbehälter 45 vorge- ordnet, aus welchem die Ausgangslösung der ersten Vorrichtung durch eine absperrbare Zuleitung zufliesst.

Jede Einzelvorrichtung weist einen Mischraum 46 auf, als welcher der z. B. mit einem Rührer ver- sehene Hauptraum 1 einer Vorrichtung gemäss der Fig. 2 dienen kann. Bei Vorhandensein mehrerer parallel angeordneter Filter 4, die von einem Mischraum 46 gespeist werden, ist jede Zuleitung für den Misch- raum mit einem Schliessventil 48 versehen. In den Mischraum 46 mündet, von der Messkammer 41 kommend, eine mit einer Pumpe 12 besetzte Rückführungsleitung 11, ausserdem eine mit einer Pumpe 12 besetzte Verdünnungsleitung 47. Zu den Elektrodenkammern 5,6 führt von der Messkammer 41 eine mit
Pumpe 12 besetzte Filtratleitung 49. Die Abläufe 18a und 18b von den Elektrodenkammern führen in eine gemeinsame Hauptableitung 56.

Eine in der Düse 57 endende Leitung, die jeder Elektrodenkammer zu- geordnet sein kann, gestattet das Abdüsen der Elektroden mit geeigneten Lösungen zwecks Reinigung der
Elektroden.

Für den Zufluss einer Lösung einer radioinaktiven Einheitsmischung, die den Spaltprodukten ent- spricht, aus einem Stammlösungsbehälter 52 weist dessen Hauptleitung 53 Zweigleitungen 54 mit
Ventil 55 auf, welche je zu dem Mischraum 46 der zweiten und folgenden Einzelvorrichtungen führen.

Jede Einzelvorrichtung wird mittels der Aktivität im Filtrat durch einen Aktivitätsprüfer 50, ein
Zählrohr oder anderes geeignetes Messinstrument, mit angeschlossenem Verstärker, Relais usw., in bezug auf die Spannung für die Elektrolyse, die einem Aggregat entnommen wird, in bezug auf den Zulauf des selbsterzeugten Dialysefrischwassers für die Elektrolyse, in bezug auf den Zulauf des selbsterzeugten Verdünnungswassers für die Erzielung der optimalen Filtration und in bezug auf eine etwaige Rück- führung des Filtrats zu einer erneuten Filtrierung automatisch gesteuert.

Das Filtrat jeder Vorrichtung wird danach durch einen Leitfähigkeitsprüfer 51, eine Leitfähigkeitssonde, welche jeweils das Ventil 55 der nächstfolgendenEinzelvorrichtung steuert, auf seinenelektrolytgehalt geprüft und'im nächstfolgenden
Mischraum 46 durch Zuführung radioinaktiver Einheitsmischung automatisch auf den Ausgangswert ein- gestellt.

Der Aktivitätsüberwachung und -steuerung folgt immer die Leitfähigkeitsüberwachung und-steuerung bei allen Einzelvorrichtungen.

Die Ionen-Entfernung aus der Ausgangslösung vollzieht sich beispielsweise folgendermassen.

Bei einer Ausgangslösung von beispielsweise 100 mC Sr 90 (NOg) im Liter = 2 mg/l und einer
Herabsetzung der Ionenkonzentration durch Filtration und Elektrolyse auf 10/0 ihres Ausgangsbetrages befinden sich im Filtrat 1 mC = 0, 02 mg/l. Um den Reinigungseffekt zu verbessern, werden dem Filtrat
1, 98 mg Sr (NOg) , inaktiv, durch die Leitung 54 zugeführt, so dass der Ausgangselektrolytgehalt im
Mischraum 46 der folgenden Einzelvorrichtung wieder hergestellt ist. Durch Filtration und Stromdurch- leitung findet in der zweiten Reihenvorrichtung die Verminderung der radioaktiven Ionen wieder auf 1/100 statt.

Es liegen dann 0, 01 mC Sr 90-0, 0002 mg/l und ferner 0, 0198 mg inaktive Sr-Ionen als Nitrat vor, die wieder für die nächste Filtrationsstufe durch 1, 98 mg inaktives Sr (NOg) auf den
Ausgangselektrolytgehalt (2 mg/l) ergänzt werden. In Fortsetzung dieser Behandlung des radioaktiven
Wassers bzw. Abwassers enthält das Filtrat der dritten Verfahrensstufe 0, 1 juC Sr 90/1 = 0, 000002 mg/l = = 0, 002y/l und 0, 000198 mg zuzüglich 0, 0198 mg inaktives Sr (N03) z im Liter.

Dieses Filtrat wird erneut aus dem Stammlösungsbehälter 52 leitfähigkeitsgesteuert mit 1, 98 mg inaktiver Strontiumnitrat-
Lösung gespeist, so dass jeweils vor der Behandlung des Wassers in einer folgenden Vorrichtung immer
2 mg/1 Sr (NOg) z vorhanden sind, während sich der radioaktive Sr 90-Anteil bei dieser Arbeitsweise immer um die gleiche Grössenanordnung zugunsten des nicht radioaktiven Anteils verringert. NachDurch- lauf der vierten Reihenvorrichtung enthält das Wasser nur noch 0, 001 liC/1 Sr 90 = 0, 00000002 mg/1 = = 0, 00002 y/1 = 10' jnC/1 Sr 90.

Da 8. 10-7 fiC/1 die maximal zulässige Konzentration des Sr 90 für Trinkwasser ist, ist diese Grenze unterschritten, wenn das zu reinigende Wasser zwei weitere Fil- trationsstufen durchlaufen hat.

Bei den Prüfvorgängen geht die Abzweigung des verhältnismässig reinen Wassers des Filtrats als Dialyse-Frischwasser für die erzeugende Vorrichtung und als Verdünnungswasser für die erzeugende Vorrichtung oder Anlage voraus. Das Dialyse-Abwasser der Gesamtanlage wird im Katastrophenfall (unerwünschtes Freiwerden vonKernenergien) ins Freie geleitet, während es bei der Anwendung in der Atom-
Industrie (Reaktor, Isotopentrennung, Sekundärbetriebe usw. ) unter Kontrolle genommen und in ge- schlossenen Systemen weiter verarbeitet wird, ohne mit der Umwelt in Kontakt zu kommen.

Eine Regenerierung der Filtersubstanzen auf chemischem Wege, die das beschriebene Verfahren ernsthaft in Frage stellen würde, ist nicht nötig. Die völlige Automatik und Abgeschlossenheit der Ge- samtanlage ist in Anbetracht der Gefährlichkeit des Arbeitens mit hochaktiven Substanzen von Vorteil.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Abführen von Salzen aus salzhaltigen Flüssigkeiten, insbesondere zur Trinkwasser- bereitung aus Meerwasser und radioaktiv verseuchtem Wasser, bei welchem in Abhängigkeit von der
Salzkonzentration im Filtrat automatisch eine Filtratrückführung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass die salzhaltige Flüssigkeit durch einen Behälter über einen Überlauf durch einen mit Filtersubstanz gefüllten Raum in einen Messraum geleitet wird, aus dem sie, wie an sich bekannt, durch ein Mess- instrument gesteuert, dessen Einstellung gemäss, so lange zur weiteren Abgabe von Salzen in den Hauptbehälter zurückgepumpt wird, bis infolge des verminderten Salzgehalts das Messinstrument nicht mehr anspricht und dadurch steuerungsgemäss der Flüssigkeit die Abflussleitung öffnet.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der salzhaltigen Flüssigkeit eine Ver- dünnungsflüssigkeit zugeleitet wird, die höchstens einen Salzgehalt aufweist, der für die abfliessende Flüssigkeit zugelassen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der abfliessenden Flüssigkeit der salzhaltigen Ursprungsflüssigkeit zugeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtersubstanz wenigstens periodisch einer Elektrolyse unterworfen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Filtersubstanzraum Flüssigkeit durch eine porige Wandung über die Elektrodenräume abgeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtersubstanz wenigstens periodisch einer Elektrodialyse unterworfen wird.

'1. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Elektrodialyse abgeleitete Flüssigkeit einer Verdampfungsbehandlung unterworfen, der Dampf kondensiert und das Kondensat als Frischflüssigkeit der Dialyse zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Dialyse Filtrat als Frischflüssigkeit verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Kondensat als Ver- dünnungsflüssigkeit für die salzhaltige Flüssigkeit benutzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einander folgenden Stufen durchgeführt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein radioaktiver Stoffe vor der Messung des Salzgehalts des Filtrats dieses einer Radioaktivitäts-Messung unterworfen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Verdünnungsflüssigkeit jeder Verfahrensstufe ein Anteil aus einer gemeinsamen Stammlösung nicht radioaktiver Stoffe zugeführt wird, die auf die zu reinigende Flüssigkeit abgestimmt ist.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Abführen von Salzen aus salzhaltigen Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem geschlossenen Behälter mit oben befindlicher, verschliessbarer Zuflussleitung ein durch eine Überlaufwand abgeteilter Raum vorgesehen ist, welcher eine Filtersubstanz enthaltende Durchflussanordnung und darunter eine mit einer Messanordnung versehene Durchflusskammer aufweist, an welche eine verschliessbare Abflussleitung und eine mit einer Pumpe besetzte, zum Hauptraum des Behälters führende Rückführleitung angeschlossen sind, und eine durch die Messanordnung gesteuerte Stelleinrichtung vorhanden ist,

welche entweder das Schliessorgan der Abflussleitung geöffnet und den Pumpenantrieb abgeschaltet oder das Abschlussorgan der Abflussleitung geschlossen und den Pumpenantrieb eingeschaltet hält.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Hauptraum des Behälters eine verschliessbare Frischflüssigkeitszuleitung vorgesehen ist. <Desc/Clms Page number 6> EMI6.1