DE1792017A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Betreiben einer Anlage zum Aufbereiten von Wasser und Vorrichtung zum Durchfuehren des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum kontinuierlichen Betreiben einer Anlage zum Aufbereiten von Wasser und Vorrichtung zum Durchfuehren des VerfahrensInfo
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Description
Anmelder: Ludwigshafen a.Rh., 10.7.1968
Karl Klein & Sohn P 4552 F/hdf
Mannheim
Akademiestraße 10
Akademiestraße 10
Vertreter;
Patentanwalt
Dipl.-Ing. Adolf H. Fischer
Ludwigshafen a.Rh.
Richard-Wagner-Straße 22
Verfahren zum kontinuierlichen Betreiben einer Anlage zum Aufbereiten von Wasser und
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Betreiben einer Ionenaustauscheranlage
zum Aufbereiten von Wasser.
Die Erfindung besteht dabei vor allem darin, daß die gebrauchten Ionenautauscher in mehr als zwei Arbeitsgruppen
parallel zueinander geschaltet werden und in vorbestimmten Intervallen einzeln aus dem Arbeitsprozess
herausgenommen und regeneriert werden und nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozess wieder eingeschaltet
werden, worauf eine -andere Arbeitsgruppe regeneriert werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht zum Vollentsalzen ν,οη Wasser vor, daß eine gleiche Anzahl von Kationen-
und Anionen-Austauschern vorgesehen sind, wobei das
eintretende Rohwasser zuerst die Kationenaustauscher, dann anschließend die Anionenaustausoher durchfließt
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und in vorbestimmten Intervallen je ein Paar der
Austauscher gegen den Rohwasserzufluß abgeschlossen
und mit einer Regeneriereinrichtung verbunden werden, nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozess
wieder eingeschaltet werden, worauf ein anderes Paar der Austauscher regeneriert werden kann.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Verfahrensschritt
geht dahin, daß zum Enthärten und Teilentsalzen von Wasser mehrere aus Kationenaustausohem bestehende
Arbeitsgruppen parallel zueinander geschaltet werden und in vorbestimmten Intervallen einzeln aus dem
Arbeitsprozess herausgenommen und regeneriert werden und nach vollendeter Regenerierung in den
Arbeitsprozess wieder eingeschaltet werden, worauf eine andere Arbeitsgruppe regeneriert werden kann.
Schließlich kann man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren so vorgehen, daß zum Austauschen von Bikarbonaten
und Nitraten im Wasser, mehrere aus Anionenaustauschern bestehende Arbeitsgruppen parallel
zueinander geschaltet werden und in vorbestimmten Intervallen einzeln aus dem Arbeitsprozeß herausgenommen
und regeneriert werden und nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozess wieder eingeschaltet werden,
worauf eine andere Arbeitsgruppe regeneriert werden kann.
Bas erfindungsgemäße Verfahren kann auch zum Reinigen
von Wasser Verwendung finden, indem anstelle von Ionenaustauschern Filter eingesetzt werden. In diesen
Fällen erübrigen sich die sonst gebrauchten Regeneriervorrichtungen.
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Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum kontinuierlichen Betreiben einer Anlage zum
Vollentsalzen, Teilentsalzen, Enthärten oder Filtern von Wasser ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß
Kationenaustauscher und Anionenaustauscher mittels
Leitungen verbunden sind, derart, daß die Rohwasserleitung Abzweigleitungen zu den Kationenaustauschern
aufweist und von den Kationenaustauschern Leitungen zu einer Leitung führen, wobei in jede der Abzweigleitungen
Ventile eingebaut sind, um die Austauscher einzeln abzuschalten, während eine abschaltbare Zuleitung
von einem Salzsäurebehälter zu den Kationenaustauschern und eine ebensolche Zuleitung von einem Laugebehälter
zu den Anionenaustauschern geführt ist und ferner von allen Austauschern Leitungen zum Abflußkanal, Vorteilhaft
führen von den Zuleitungen und den Leitungen, die zum Abflußkanal führen, einzelne Abzweigleitungen, die Verbindungen
zu den Austauschern herstellen, wobei in den Abzweigleitungen Ventile eingebaut sind.
Erfindungsgemäß ist eine zentrale Schaltstation für das
öffnen und Schließen der Ventile vorgesehen, die ggf. mittels elektronischer Geräte gesteuert wird.
Pur den Dauerbetrieb von Ionenaustauscheranlagen sind
Geräte bekannt, bei denen die eine Hälfte arbeitet und die andere Hälfte regeneriert wurde und dieser
Vorgang wurde dann umgekehrt, so daß man von sogenannten Pendelanlagen spricht. Es sind auch Verfahren und Vorrichtungen
bekannt (britische Patentschrift 1 036 065), bei denen aus den Ionenaustauschern Austauscherinasse
kontinuierlich oder mit Unterbrechung, also in Portionen, entnommen wird, worauf diese Massen außerhalb
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der -A-ustauscher regeneriert werden und dann wieder
in die Behälter zurückgebracht werden. Diese bekannten Anlagen sind von sehr großen Ausmaßen und erfordern
eine ziemlich komplizierte Mechanik, eo daß sie preislich sehr aufwendig sind und daher, nur für sehr
große Wasserdurchgänge praktisch angewendet werden
können.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Anlage zu schaffen, bei der in einer Art Kreislauf
nur jeweils immer ein Teil der Austauscher regeneriert werden, wobei im Gegensatz zu anderen Anlagen aufwendige
Regeneriervorrichtungen nicht erforderlich sind und demnach gegenüber Doppelanlagen gleicher Leistung viel weniger
Austauscher benötigt werden bzw. aus den Behältern nichts entnommen werden muß.
Die erfindungsgemäße Aufgabe ist nun dadurch gelöst
worden, daß die in gleicher Zahl vorhandenen Kationen- und Anionen-Austauscher jeweils paarweise aus dem
Arbeitsprozeß abgeschaltet und regeneriert werden, so daß man kontinuierlich arbeiten kann und stets eine
arbeitsfähige Anlage zur Verfügung hat.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist relativ billig
und ebenso für größere wie für kleinere Durchsätze geeignet, da man eine beliebige Anzahl von Austauscher-Paaren
zusammenschalten kann. Diese dauern! in Betrieb stehende Anlage wird bruchstückweise regeneriert,
wobei der Regenerierungsvorgang sowohl von Hand als auch automatisch geschaltet werden kann.
Es ist ferner ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung, daß sie nach dem Baukasten-Prinzip
erweitert werden kann. Dazu kommt, daß dann, wenn der
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— ρ _
Betrieb nur mit Teillast fährt, man einzelne der Paare der Einrichtung abschalten kann, d. h. also,
daß weniger Paare von Kationen- und Anionen-Austauschern arbeiten.
Wenn innerhalb der Anlage Störungen auftreten, so v/erden diese im allgemeinen nur in irgendeinem der
Teile vorhanden sein, so daß man durch Abschalten eines Paares im übrigen den Betrieb aufrechterhalten
kann.
Ein weiterer Vorteil ist darin gegeben, daß man die Ionenaustauscher im Gegenstrom betreiben kann, was
bei großen Durchmessern meist Schwierigkeiten macht, aber bei den nach der erfindungsgemäßen Anlage verwendeten
verhältnismäßig kleinen Behältern ohne weiteres durchführbar ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines A^isführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen.
In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Einrichtung dargestellt, bei der je vier Kationenaustauscher 1, 2, 3,
und Anionenaustauscher 5» 6, 7, 8 paarweise zusammengehören,
d. h. also, daß jeweils die Behälter 1 und 5, und 6,3 und 7 bzw. 4 und 8 ein Paar bilden.
Bei den Kationenaustauschern wird jeweils eine Leitung-26,
27, 28, 29 in den unteren Boden des Behälters und eine Leitung 3O1 31, 32, 33 in den oberen Boden des
Behälters geführt. In der gleichen Art und Weise
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sind Leitungen 26», 27', 28·, 29' bzw. 30', 31', 32', 33'
bei den Anionenaustauschern angeordnet. Eine Rohwasserleitung
25 ist an die Kationenaustauscher 1 bis 4
herangeführt und zweigen von ihr Leitungen 26, 27, 28, zu den einzelnen Kationenaustauschern ab und zwar
derart, daß diese Abzweigleitungen in den unteren Boden einmünden. In diese Abzweigleitungen ist ein Ventil
eingeschaltet. Die aus den oberen Böden austretenden Leitungen 30, 31, 32, 33 münden, unter Zwischenschaltung
von Ventilen 12, in eine Leitung 34, die zu den Anionenaustauschern
5 bis 8 führt und von der, wieder unter Zwischenschaltung von Ventilen 21, Abzweigleitungen 26',
27', 28', 29' in den unteren Boden der Anionenaustauscher
5 bis 8 führen. Das vollentsalzte Wasser tritt aus den Anionenaustauschern 5 bis 8 durch die
Leitungen 30, 31, 32, 33 aus, von wo es, über zwischengeschaltete Ventile 22, in eine Leitung 59 gelangt,
die das entsalzte Wasser zum Verbraucher führt.
Von einem Säurebehälter^lührt eine Leitung 60, unter
Zwischenschaltung verschiedener Ventile, zu einer Zuleitung 35, die zu den Kationenaustauschern führt
und von einem Laugebehälter 38 führt eine Leitung 61, ebenfalls über verschiedene Ventile, in eine Leitung 37,
die zu den Anionenaustauschern geführt wird. Diese Ventile sind zu einer gemeinsamen Schalteinheit 58 als
Regenerierstation zusammengefaßt.
Wenn ein zusammengehörendes Paar der Behälter regeneriert werden soll, wird das Ventil 15 geöffnet, so daß zu
den.Strömungsmessern 62 der Schaltstation 58 Treibwasser
gelangt, welches von dort weitergeht zu den
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"beiden Injektoren 63. Dadurch wird über das Ventil konzentrierte Salzsäure "bzw. über das Ventil 17
Natronlauge angesaugt. Diese Natronlauge kann eine Konzentration zwischen 30 "bis 50 $>
haben. Die Regeneriermittel werden in den Injektoren 63 auf die erforderliche Konzentration verdünnt und über
die Leitungen 35 bzw. 37 dem jweils zu regenerierenden Behälter zugeleitet. Den beiden Ventilen 16 und
sind noch Handventile zugeordnet, die zu einer genauen Einregulierung der anzusaugenden Säure- bzw. Laugemenge
dienen. Wenn die gebrauchte Säure- bzw. Laugemenge abgesaugt ist, schaltet die Schaltstation
automatisch einen Schritt water, d. h. es werden die Ventile 16 und 17 geschlossen, so daß keine Säure
bzw. Lauge mehr angesaugt werden kann. Da das Treibwasser für die Injektoren weiterläuft, wird dies
jetzt ohne Zusatz von Säure oder Lauge zu den Behältern gelangen und dient so zur Nachregeneration dieser
beiden zu regenerierenden Behälterinhalte. Nach einer vorbestimmten Zeit werden dann die Ventile 18, 19 und
geöffnet, über die die gebrauchte Spülung des Behälterpaares erfolgt. Wenn die Spülzeit beendet ist, werden
sämtliche offenen Ventile der Schaltstation 58 geschlossen.
Das durch die Leitung 25 zufließende Rohwasser durchfließt die Eationenfilter von unten nach oben und
tritt über die Ventile 11 in die Behälter 1 bis 4 ein. Dabei bleiben die Ventile 13 und 14 geschlossen.
Das über die Leitungen 26 bis 29 in die Behälter 1 bis eintretende Wasser verläßt die Behälter über die
Leitungen 30 bis 33 und gelangt, bei offenen Ventilen 12, in die Leitung 34 und von dort zu den Zuleitungen 26'
bis 29'f die in den Boden der Anionenaustauscher 5 bis
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einmünden. Auch hier fließt das Wasser wieder von unten nach oben und verläßt die Austauscher 5 bis
durch die Leitungen 30' bis 33' und gelangt über die offenen Ventile 22 in die Leitung 59 zum Verbraucher,
da dieses Wasser nun voll entsalzt ist.
Wenn nach einer bestimmten vorher eingestellten Zeit ein Paar der Austauscher, also z.B. der Kationenaustauscher 1 und der Anionenaustauscher 5 regeneriert
werden muß, dann werden die Ventile 11 und 12 bzw. 21 und 22 geschlossen und die Ventile 13 und 14
bzw. 23 und 24 geöffnet. Bei geöffnetem Ventil 15 gelangt das erforderliche Treibwasser zu den beiden
Behältern 36 und 38, von wo Salzsäure durch die Leitung 60 bzw. Lauge mittels der Leitung 61 über die
geöffneten Ventile 16 und 17 den beiden Behältern 1 und zugeführt werden. Die so verdünnten Regeneriermittel
gelangen über das Ventil 13 zum Behälter 1 bzw. das Ventil 23 zum Behälter 5, durchfließen diese Behälter
und werden über die geöffneten Ventile 14 bzw. 24 zu den Leitungen 39 bzw. 40 und damit zum Kanal 41
befördert. Pur den auf das Regenerieren folgende Spülvorgang werden die Ventile 16 und 17 geschlossen,
die Ventile 18, 19 und 20 geöffnet. Wenn die Spülung beendet ist, werden alle Ventile an der Schalteinheit
wieder geschlossen, ebenso die Ventile 13, 14 und 23, und die Ventile 11, 12 bzw. 21, 22 bei den Austauschern
1 bzw. 5 wieder geöffnet, so daß dieses Paar dem Betrieb wieder zugeschaltet ist.
Nach Ablauf der eingestellten Zeit wird durch die elektrische Schaltung das nächste Paar der Austauscher
aus dem Betrieb genommen und regeneriert. Die Umschaltung
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auf Regenerierung des nächsten Behälterpaares kann auch in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit oder
dem Wasserdurchsatz erfolgen. In diesem Pail sind nach den einzelnen Behältern Leitfähigkeitsmeßstellen
oder Wassermesser mit Kontaktwerken eingebaut .
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung nur zur Teilentsalzung
verwendet werden soll, dann wird nur die eine Hälfte der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gebraucht, nämlich diejenige Hälfte, die die Kationenaustauscher enthält, also die Behälter 1 bis 4. Es
wird in einem solchen Fall auch nur sozusagen die Hälfte der Schaltstation 58 gebraucht und nur ein Salzsäurebehälter
36.
Auch wenn es sich nur darum handelt, ein zufließendes Rohwasser zu enthärten, wird nur die eine Hälfte der
Kationenaustauscher gebraucht. Der einzige Unterschied besteht darin, daß zum Regenerieren nicht 33 #ige
Salzsäure verwendet wird, sondern eine Salzsole aus Kochsalz.
Soll eine Anlage der erfindungsgemäßen Bauart zum Filtern von Rohwasser, also beispielsweise zun Enteisen
oder Entmanganen verwendet werden, so werden die Behälter 1 bis 8 nur mit Sand gefüllt und die
Schaltstation 58 wird abgeschaltet* In diesem Fall wird ein Gebläse bzw. ein Kompressor zugeschaltet,
mit dessen Hilfe Luft in die Behälter eingedrückt werden kann.
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Claims (7)
1. Verfahren zum kontinuierlichen Betreiben einer
lonenaustauscheranlage zum Aufbereiten von
Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß die gebrauchten Ionenaustauscher in mehr als zwei
Arbeitsgruppen parallel zueinander geschaltet
werden und in vorbestimmten Intervallen einzeln aus dem Arbeitsprozess herausgenommen und regeneriert
werden und nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozeß wieder eingeschaltet werden, worauf
eine andere Arbeitsgruppe regeneriert werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vollentsalzen von Wasser eine gleiche Anzahl '
von Kationen- und Anionen-Austauschern vorgesehen
sind, wobei das eintretende Rohwasser zuerst die Kationenaustauscher, dann anschließend die
Anionenaustauscher durchfließt und in vorbestimmten Intervallen je ein Paar der Austauscher
gegen den Rohwasserzufluß abgeschlossen und mit
einer Regeneriereinrichtung verbunden werden, nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozeß
wieder eingeschaltet werden, worauf ein anderes Paar der Austauscher regeneriert werden
kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Enthärten und Teilentsalzen von Wasser
•mehrere aus Kationenaustatfschern bestehende Arbeitsgruppen
parallel zueinander geschaltet werden und in vorbestimmten Intervallen einzeln aus dem
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Arbeitsprozess herausgenoimiien und regeneriert
werden und nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozess wieder eingeschaltet werden,
worauf eine andere Arbeitsgruppe regeneriert werden kann.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Austauschen von Bikarbonaten und Nitraten im Wasser, mehrere aus Anionenaustauschern
bestehende Arbeitsgruppen parallel zueinander geschaltet werden und in vorbestimmten Intervallen
einzeln aus dem Arbeitsprozess herausgenommen und regeneriert werden und nach voll-
. endeter Regenerierung in den Arbeitsprozess wieder eingeschaltet werden, worauf eine andere
Arbeitsgruppe regeneriert werden kann.
5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum kontinuierlichen Betreiben einer Anlage zum
Vollentsalzen von Wasser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kationenaustauscher
(1, 2, 3, 4) und Anionenaustauscher (5, 6, 7, 8)
mittels Leitungen verbunden sind, derart, daß die Rohwasserleitung (25) Abzweigleitungen
(26, 27, 28, 29) zu den Kationenaustauschern
(1, 2, 3, 4) aufweist und von den Kationenaustauschern (1, 2, 3, 4) Leitungen (30, 31, 32, 33)
zu einer Leitung (34) führen, wobei in jeder der Abzweigleitungen Ventile (11, 12, 13, 14)
eingebaut sind, um die Austauscher einzeln abzuschalten, während eine abschaltbare Zuleitung (35)
von einem Salzsäurebehälter (36) zu den Kntionen-·
austauschern (1, 2, 3, 4) und eine ebensolche
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Zuleitung (37) von einem Lauge"behälter (38)
zu den Anionenaustausohern (5, 6, 7, 8) geführt
ist und ferner von allen Austauschern Leitungen (39, 40) zum Abflußkanal (41).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von den Zuleitungen (35, 37) und den
Leitungen (39, 40), die zum Abflußkanal (41) führen, einzelne Abzweigleitungen (42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49)
bzw. (50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57) die Verbindungen zu den Austauschern (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) herstellen,
wobei in den Abzweigleitungen (42 bis 49 bzw. 50 bis 57) Ventile (13, 23 bzw. 14, 24)
eingebaut sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale Schaltstation für
das öffnen und Schließen der Ventile vorgesehen ist.
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