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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten mit Kationen- und/oder Anionenaustauschern in einem geschlossenen Behälter, wobei die Aufbereitung und die Regenerierung in entgegengesetzter Fliessrichtung erfolgen.
Es ist bekannt, dass eine Regeneration von beladenen Ionenaustauschern, die in entgegengesetzter
Fliessrichtung zur Fliessrichtung beim Aufbereitungsvorgang vorgenommen wird, zur besseren Qualität des Wassers und zu erheblicher Einsparung an Chemikalien führt. Ein solches Verfahren verlangt aber eine sichere Fixierung des gesamten Austauscherbettes während des Aufbereitungs-und Regeneriervorganges, wobei diese Fixierung anderseits aber Volumsänderungen des Bettes beim Rückspülen ermöglichen muss.
So wurden Verfahren ausgearbeitet, bei denen die Fixierung durch bewegliche Einbauten erfolgt. Solche
Systeme arbeiten hauptsächlich mit Membranen, Zwischenböden oder aufblasbaren Körpern. Nach andern bekannten Methoden wird die Fixierung pneumatisch bzw. hydraulisch vorgenommen oder durch Eigengewicht einer eingebrachten Inertmasse erzielt (deutsche Auslegeschrift 1792071). Alle erwähnten Verfahren weisen aber sowohl konstruktive als auch verfahrenstechnische Nachteile auf.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, eine körnige Hilfsmasse in den Behälterraum über dem Austauscherbett mit einem Flüssigkeitsstrom dynamisch einzupressen und in diesem Zustand statisch zu fixieren.
Vor jedem Rückspülvorgang wird dann die Hilfsmasse aus dem Behälter hydraulisch ausgetragen (österr.
Patentschrift Nr. 289667). Ein solches Verfahren vermeidet zwar die meisten der zuvor erwähnten Nachteile, bezieht sich jedoch auf eine Arbeitsweise, bei der das aufzubereitende Wasser von oben nach unten geführt wird.
Da aber während der Aufbereitung in der Austauschermasse bekanntlich Blasen entstehen, die von der von oben nach unten strömenden Flüssigkeit in der Masse zurückgehalten und am Aufsteigen gehindert werden, sinkt die Homogenität des Bettes, die Strömungsverhältnisse verschlechtern sich und der Kontakt zwischen der Flüssigkeit und dem Ionenaustauscher wird gestört. überdies kommt es während des beschriebenen Vorganges in der Masse zur Bildung von Kanälen, durch die die aufzubereitende Flüssigkeit bevorzugt fliesst. Infolgedessen wird die Kapazität der Anlage herabgesetzt, wodurch die Filterfüllung in wesentlich kürzeren Abständen regeneriert werden muss und der Verbrauch an Regeneriermittel steigt.
Um diese Nachteile zu vermeiden, müsste man die Aufbereitung im Aufwärtsstrom vornehmen. Eine derartige, aus der deutschen Offenlegungsschrift 1517547 bekannte Arbeitsweise weist aber ein nur teilweise fixiertes Austauscherbett auf, verlangt zwei Düsenböden sowie Zusatzbehälter für die Austauschermasse. Der Regenerationsvorgang erfolgt dann zwangsläufig in umgekehrter Richtung, also im Abwärtsstrom, so dass das Regeneriermittel zuerst durch die Hilfsmasse durchtreten muss und dann erst mit der Austauschermasse in Berührung kommt. Dies macht aber wieder einen höheren Einsatz an Regeneriermittel und einen Mehraufwand an Spülwasser erforderlich.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass bei Verwendung einer speziellen körnigen Hilfsmasse die vorstehend erwähnten Nachteile zur Gänze vermieden werden können.
Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zum Behandeln von Flüssigkeiten mit Kationenund/oder Anionenaustauschern in einem geschlossenen Behälter, in dem die Aufbereitung und die Regenerierung in entgegengesetzten Fliessrichtungen erfolgen, wobei das Austauscherbett während des Aufbereitungs- und Regenerierungsvorganges durch eine in den Behälter unter Druck eingebrachte körnige inerte Hilfsmasse gegen einen Düsenboden im Behälter gedrückt und auf diese Weise festgehalten wird. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine körnige Hilfsmasse, deren spez.
Gewicht grösser als das des Kationen- oder Anionenaustauschers ist, unterhalb des Austauscherbettes so angebracht wird bzw. dass deren Festlegung so erfolgt, dass das Austauscherbett mittels dieser Hilfsmasse gegen einen im Oberteil des Behälters angeordneten Düsenboden nach oben angedrückt wird.
Das Einbringen und das Entfernen der Hilfsmasse in den bzw. aus dem Behälter erfolgt vorteilhaft mittels
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Aufbereitungsvorgang im Aufwärtsstrom gearbeitet wird und dass die Körner der Hilfsmasse vorteilhaft Kugelform aufweisen. Die Kugelform der körnigen Hilfsmasse ergibt die optimale Transportmöglichkeit der Körner und führt zu einer definierten Dichtpackung in den Filterbehältem. Auf diese Weise wird die Filter- und Verteilungswirkung der Hilfsmasse erhöht und gleichzeitig der hydraulische Widerstand verringert. Besonders vorteilhaft erweist sich die Verwendung einer porösen Masse bzw. einer Masse, bei deren Körnern die Poren untereinander kommunizieren, d. h. verästelt und untereinander verbunden sind. Beispielsweise eignen sich hiefür poröse Polymeren, wie stark vernetzte Styrol-Divinylbenzol-Copolymeren.
In diesem Fall erstreckt sich die Filterwirkung der Hilfsmasse von mechanischen Verunreinigungen sogar bis zu grossen organischen Molekülen.
Die Schicht der Hilfsmasse übernimmt somit die Aufgabe eines Scavengers und trägt damit zu wesentlich günstigeren Bedingungen beim Ionenaustausch selbst bei.
Die Volumsänderung, die die Austauschermasse zwischen Austausch- und Regenerationsvorgang erfährt, wird von der Hilfsmasse gut aufgenommen. Besonders vorteilhaft werden die Volumsveränderungen der Austauschermasse, die sonst sehr oft zum Zersplittern und Abrieb der Ionenaustauscherperlen führen, durch elastische Hilfsmasse kompensiert.
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Die Erfindung betrifft auch eine zur Durchführung des neuartigen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung, die einen geschlossenen Behälter samt Zu- und Ableitungen für die zu behandelnde Flüssigkeit sowie eine Zuleitung für ein Regenerationsmittel aufweist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass im Oberteil des Behälters ein Düsenboden und im Unterteil desselben ein einen Zusatzbehälter enthaltender Leitungskreis zum Ein-und Ausbringen von körniger Hilfsmasse mit Hilfe eines Flüssigkeitsstromes vorgesehen sind.
In der Zeichnung ist eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitende Anlage schematisch dargestellt.
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Düsenboden-Ai-wird--A-- ist seitlich ein Stutzen für das Ein- und Austragen der Hilfsmasse--C--durch die Leitung --b-- (mit Kugelhahn-2-) angebracht. Die die Regenerationsflüssigkeit abführende Leitung ist mit-c- (mit Ventil-3-) bezeichnet. Durch eine Leitung-d-, gegebenenfalls über Leitungen-j, h-- (mit Ventil zei bzw. g, k-- (mit Ventil-5--) wird das Wasser für das Ein- und Austragen der Hilfsmasse --C-- in die Leitung-b-und damit über den Kugelhahn --2-- in den bzw. aus dem Unterteil des Behälters--A--geführt.
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Die Leitung-b-mündet in die Leitung-g-, die zum Kopf des Behälters --D-- führt, welcher der Aufnahme der ausgetragenen Hilfsmasse-C-dient. Vom Boden des Behälters --D-- geht eine Leitung - i-aus, die unter Heranziehung der Ventile-7 und 2-zum Eintragen der Hilfsmasse verwendet wird.
Durch Leitungen-j bzw. d-kann Waschwasser, eventuell auch Rückspülwasser, über die Ventile-9 bzw. l--zugeführt werden.
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abwechseln.
Nach öffnen des Ventils --6-- wird die Regenerierflüssigkeit von oben in das Filter eingebracht und über den Düsenboden gleichmässig auf die Behälterfläche verteilt, durchfliesst dann das zu regenerierende Austauscherharz--B--und die darunterliegende Hilfsmasse--C--und läuft über die gleichfalls geöffneten Ventile-3 und 11-dem Neutralisationsbecken zu.
Das Auswaschen der Regenerierflüssigkeit geschieht vorzugsweise mit aufbereitetem Wasser (Leitung --j--, Ventil --9--), d.h. bei der Kationenstufe mit entbastem, bei der Anionenstufe mit entsalztem Wasser, damit die oberen Schichten des Austauschers beim Austauschvorgang nicht bereits beladen werden. Der
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Beim Austragen der Hilfsmasse für den Rückspülvorgang werden der Kugelhahn --2-- und die Ventile - l, 8,5, 10 und 11-- geöffnet. Es fliesst nun ein Wasserstrom zum Verteiler-A-des
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Abschluss dieses Vorganges wird der Kugelhahn --2-- und das Ventil --8-- geschlossen. Die Rückspülung und Aufwirbelung der Austauschermasse erfolgt danach durch Schliessen und Teilöffnen des Ventils Nach einem Zeitraum von etwa 10 min wird die Hilfsmasse--C--wieder nach der zuvor beschriebenen Fahrweise in den Behälter--A--eingepresst.
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