Rückspülbares Ionenaustauschfilter
Die Erfindung betrifft ein rückspülbares Ionen aus tauschfilter mit einem innerhalb eines Filterbehälters oberhalb der Austauschermasse-Füllung angeordneten elastischen Abdichtelement, welches den Rückspülraum begrenzt.
Zweck der Erfindung ist es, die Austauschermasse Füllung, wenn sie von unten nach oben durchströmt wird, in ihrer Lage festzuhalten, um so eine Umschichtung und ihre Folgen zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist erfindungegemäss das Abdichtelement als ein aufblasbarer, kolbenartiger Faltensack aus elastischem Material ausgebildet, der an seiner der Füllung abgekehrten Seite an der Behälterwand abgedichtet und mit seiner inneren Bodenseite an eine auf und ab bewegbare Zugvorrichtung befestigt ist. Da der Faltensack im aufgeblasenen Zustand wie ein elastischer Kolben auf der Füllung aufsitzt, kann eine Gegenstromregeneration von unten ohne Umschichtung der Austauschermasse und somit bei niedrigem Chemikalienverbrauch durchgeführt werden.
Für die übrigen Betriebsphasen, bei welcher die Austauschermasse abwärts durchströmt oder bei der eine Rückspülung vorgenommen wird, kann das Aufblasmedium abgelassen und der Faltensack mittels der Zugvorrichtung hochgezogen und im oberen Raum des Behälters im zusammengefalteten Zustand gehalten werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Fig. 1 und 2 zeigen einen Faltensack im Filterbehälter in aufgeblasener und zusammengefalteter Stellung, wobei die der Füllung abgekehrte offene Seite des Sackes zwischen den Flanschen des Behälters befestigt ist.
Fig. 3 und 4 veranschaulichen einen als Hohlkolben ausgebildeten, im Filterbehälter frei beweglichen Faltensack in aufgeblasener und zusammengefalteter Stellung, wobei der Hohlkolben mit an der Behälterwand schleifenden aufolähbaren Abdichtungsringen versehen ist.
Im einzelnen bedeuten 1 einen Filterbehälter, 2 einen unteren Düsenboden, 3 eine Austauschermassefüllung, 4 ein Drainagesystem in der Nähe der Oberkante der Füllung und 5 einen Faltensack, der den Rückspülraum 16 in aufgeblasenem Zustand gemäss Fig. 1 ganz ausfüllt und sich wie ein Kolben auf die Füllung 3 abstützt. In zusammengefaltetem Zustand lässt er den Rückspülraum 16, wie in Fig. 2 dargestellt ist, frei.
Gemäss Fig. 3 und 4 kann der Sack auch als kolbenartiges Gebilde 5a ausgebildet sein, wobei die Abdichtung an der Behälterwand mittels Schlauchringen 5b bewirkt wird. An dem inneren Boden der Säcke 5 bzw. Kolben 5a sind Zugseile 9, 9a zum Hochziehen bzw. Herablassen der Säcke 5 bzw. Kolben 5a befestigt. Im Deckel des Behälters 1 ist eine Stopfbüchse 13 zur dichten Durchführung des Zugseiles 9 angeordnet.
Wird von oben beladen und von unten regeneriert, so befinden sich bei der Beladung (siehe Fig. 2 und 4) der Faltensack 5 bzw. der Hohlkolben 5a zusammengefaltet in der oberen Ruhestellung. Das aufzubereitende Wasser tritt entweder bei den Stutzen 6 oder aber beim Stutzen 8 über das Drainagesystem 4 in den Filterbehälter 1 ein, durchströmt das Austauschermaterial 3 von oben nach unten, passiert den Düsenboden 2 und verlässt den Behälter durch den Stutzen 7. Ist der Austauscher erschöpft, so wird zunächst über Stutzen 8 des Drainagesystems 4 das Wasser bis zur Höhe des Drainagesystems 4 abgelassen und dabei gleichzeitig der Behälter über Stutzen 12 belüftet. Bei Benutzung eines Abdichtelementes 5a nach Fig. 3 hat sich indessen über das offenstehende Entwässerungsventil 15 der Raum oberhalb des Kolbens 5a entleert. Die Belüftung erfolgt über 10.
Dann wird die Blase 5 bzw. der Kolben 5a mittels eines Zugseiles 9 entfernt und abgelassen und bei Ausführung nach Fig. 3 mit Druckluft von etwa 2 atü die Schlauchringe 5b gefüllt und das Entwässerungsventil 15 geschlossen. Anschliessend wird der innere Hohlraum über Stutzen 10 mit Druckluft von etwa 0,2 bis 0,5 atü gefüllt, bis auf das Austauschermaterial ein abwärtsgerichteter statischer Druck ausgeübt wird.
Der auf das Austauschermaterial ausgeübte Druck muss so gewählt werden, dass einerseits ein Umschichten des Materials durch die Aufwärtsströmung verhindert wird, anderseits Quellungen des Austauschers möglich sind.
Nun lässt man über Stutzen 7 das Regeneriermittel eintreten, welches von unten nach oben das Austauschermaterial gleichmässig durchströmt und, nachdem es verbraucht ist, über das Drainagesystem 4 und Stutzen 8 drucklos austritt (siehe Fig. 1 und 3). Wichtig ist dabei, dass der Totraum unterhalb des Düsenbodens 2 möglichst klein ist, wofür aber bereits bekannte Ausführungen bestehen. Für die Verdünnung des Regeneriermittels sowie für das Verdrängungswasser darf nur aufbereitetes Wasser verwendet werden, das in seinem Salzgehalt dem Ablauf des beschriebenen Filters entspricht. Nach Beedigung der Regeneration wird die Druckluft über Stutzen 10 und 4 abgelassen, die Blase 5 bzw. der Kolben 5a mittels Zugseil 9 hochgezogen und dadurch im oberen Behälterboden zusammengefaltet.
Der Raum oberhalb des Austauschermaterials wird mit Waser gefüllt, welches über Stutzen 8 und das Drainagesystem 4 eintritt. Die Luft entweicht über das Entlüftungsventil 11 durch Leitung lla und durch die Leitungen 12 bzw. 10. Jetzt dst das Ionenaustauschfilter bereit zu der oben beschriebenen Beladung.
Der Totraum 16 oberhalb der Austauscherfüllung kann auch, wie bei den herkömmlichen Filtern üblich, als Spülraum benutzt werden, um im Bedarfsfalle die Austauschermasse aufzulockern oder deren Feinanteile herauszuspülen. Dieses Rückspülen wird nach Beendi- gung der Beladung und vor der Regeneration vorgenommen. Dabei tritt aufbereitetes Wasser bei Stutzen 7 ein und durchströmt den Austauscher von unten nach oben so, dass sich das Filterbett ausdehnt und das Wasser nebst Feinanteilen bei den Stutzen 6 austreten.
Es hat sich allerdings als zweckmässig erwiesen, das Rückspülen nicht öfter als unbedingt notwendig vorzunehmen. Grundsätzlich ist es möglich, den Gegenstand der Erfindung auch bei einer Betriebsweise anzuwenden, bei welcher von unten nach oben beladen und von oben nach unten regeneriert wird.
Das beschriebene Verfahren der Gegenstromregeneration ist nicht nur bei stark sauren Kationenaustauschern, sondern auch bei stark basischen Anionenaustauschern mit gleichem Erfolg anwendbar.