DE1792071B1 - Ionenaustauschfilter mit Gegenstromregenerierung und Verfahren zum Betreiben desselben - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Ionenaustauschfilter mit F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Ionenaus-

Gegenstromregenerierung, bei dem das Austauseher- tauschfilter gemäß der Erfindung, material im Hinblick auf seine unterschiedliche Quel- Fi g. 2 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte

lung mit einem Ausdehnungsraum in Verbindung Ausführungsform eines Ionenaustauschfilters, steht. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrei- 5 Fig. 3 ein Ionenaustauschfilter in kleinerem Maßben eines solchen Ionenaustauschfilters. stab als in den vorhergehenden Figuren mit An-

Im Gegensatz zu den seit Jahren gebräuchlichen Schlußleitungen,

gleichstromregenerierten Ionenaustauschern setzt sich F i g. 4 einen Teilschnitt durch ein Ionenaustausch-

in den letzten Jahren eine Betriebsweise der Ionen- filter gemäß einer weiteren Abwandlungsform, austauscher durch, bei der das Regeneriermittel das io Bei dem in F ig. 1 dargestellten Behälter handelt es Austauscherbett in umgekehrter Richtung als das zu sich um erne nach dem Gegenstromprinzip betriebene behandelnde Wasser durchströmt. Die Vorteile des lonenaustauschanlage, bei der das zu behandelnde Betriebes der Ionenaustauscher nach diesem Gegen- Wasser von oben nach unten und das Regenerationsstromprinzip sind sehr beträchtlich, wobei insbeson- mittel von unten nach oben eingeführt wird. Das Rohdere der wesentlich geringere Verbrauch der Chemi- 15 wasser tritt durch eine Leitung 17 in das zylindrisch kalien und der höhere Reinheitsgrad des aufbereiteten ausgebildete, insgesamt mit 10 bezeichnete Filterge-Wassers ausschlaggebend sind. häuse ein und verläßt nach Durchströmen der Aus-

Die technische Anwendung des Gegenstrom-Ver- tauschermasse 11 den Behälter durch die Leitung 18. fahrens setzt jedoch voraus, daß eine Umschichtung des Auf dem Filterbett 11 ruht erne Schicht 12 aus losem, Austauscherbettes, die bei der Aufwärtsströmung des 20 gekörntem, inertem Material, z.B. aus einem Kunst-Regeneriermittels leicht eintreten kann, vermieden wird, stoffgranulat. Dieses muß so beschaffen sein, daß es Außerdem ist zu beachten, daß das Austauscherharz keine Fremdstoffe an das Wasser abgibt. Auf dem im Laufe eines Arbeitsspieles sein Volumen in erheb- Granulat ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine belichem Maße ändert, so daß die Fixierung des Austau- wegliche Siebplatte 13 aufgebracht, die unter dem Scherbettes elastisch bzw. aufhebbar sein muß. 25 Druck einer federbelasteten Kolbenstange 14 steht.

Um diesen Erfordernissen bei einem Betrieb der Die Feder 16 ist in einer Hülse 15 teleskopartig geIonenaustauscher mit Gegenstromregenerierung führt. Die Feder 16 sorgt dafür, daß über die Rechnung zu tragen, sind bereits eine Reihe von Vor- Granulatschicht 12 auf die Austauschermasse 11 ein schlagen gemacht worden. So ist es bekanntgeworden, solcher Druck ausgeübt wird, daß die Austauscherdie Austauscherfüllung während des dem Betrieb ent- 30 körner stets unabhängig von ihrem Quellungszustand gegengesetzten Regenerierstromes durch Gummibla- in ihrer Lage fixiert sind. Bei der Rückspülung der sen veränderlichen Volumens festzuhalten. Während Filtermasse 12 dehnt sich die Schicht 13 gegen den der normalen Arbeitsspiele füllt die Gummiblase den Druck der Feder 15 nach oben aus. Die Erfahrung Ausdehnungsraum völlig aus, so daß eine Umschich- hat gezeigt, daß die federbelastete Siebplatte 13 nicht rung unterdrückt wird. Zum Rückspulen wird die 35 unbedingt zur Formhaltung der Granulatmasse erfordruckluftgefüllte Blase durch das Quellen des Aus- derlich ist. Vielmehr ist es auch ohne diese Platte tauscherharzes entspannt. Es hat sich gezeigt, daß ein möglich, die gewünschte Fixierung der Austauscher-Betrieb der Ionenaustauscher nach diesem Verfahren harze 11 allein durch die Granulatschicht 12 zu erunverhältnismäßig kompliziert und der benötigte reichen. Beim Beladungsvorgang liegt die Schicht 12 apparative Aufwand hoch ist. 40 nahezu schwerelos auf der Austauschermasse 11

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gleichmäßig auf, so daß diese nicht wesentlich zu-Ionenaustauschfilter mit Gegenstromregenerierung zu sätzlich belastet wird. Beim Regenerationsvorgang schaffen, das sehr einfach und zuverlässig im Betrieb werden durch die Leitung 19 die Regeneriermittel ist, mit einfachen Mitteln die Umschichtung verhin- . eingeführt und durch die Leitung 17 ausgespült, bzw. dert und dem unterschiedlichen Quellungszustand 45 durch ein nicht dargestelltes Drainagesystem entspre-Rechnung trägt. Gemäß der Erfindung wird dieses chendFig. 2.

dadurch erreicht, daß im Filterbehälter oberhalb der Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei-

Austauschermasse eine Füllsubstanz aus inertem spiel ist die Granulatmasse zur Formhaltung und Kornmaterial, z. B. aus Kunststoff, angeordnet ist, elastischen Volumensgestaltung zu einem zusammenderen spezifisches Gewicht geringer ist als das der 50 hängenden zylindrischen Körper 22 ausgebildet. Es Austauschermasse. Diese Kornmasse hat die Auf- kann sich hierbei um die gleiche Granulatmasse hangabe, die Austauschermasse in ihrer Lage während dein wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel, des Regenerierprozesses zu fixieren. Dieses wird allein die, z. B. durch Erhitzung, zu einem Kunststoffkörper durch das Eigengewicht des Austauschermaterials zusammengesintert ist. Ein derartiger zusammenhänerreicht, das die Austauschermasse während des Re- 55 gender Körper hat den Vorteil, daß eine Kanalbilgenerationsvorgangs in seiner Lage hält. Zusätzlich dung durch das durchströmende Wasser vermieden kann vorgesehen sein, daß der Druck des Eigen- wird. Dabei kann vorgesehen sein, daß zur Erhöhung gewichts der Füllsubstanz durch eine zusätzliche, der Elastizität im Innern des Körpers Federn anoberhalb der Schicht angeordnete federbelastete Sieb- geordnet sind, deren Stärke so bemessen ist, daß sie platte erhöht wird. 60 während des Betriebes sich allen Dehnungen des Aus-

Gemäß einer vorteilhaften Abwandlung kann vor- tauschermaterials anpassen, jedoch bei der Regeneragesehen sein, daß das Kornmaterial als ein zusammen- tion das Austauscherbett in fester Lage halten. Bei hängender, poröser Körper ausgebildet ist, dessen diesem Ausführungsbeispiel, bei dem das Rohwasser Elastizität mindestens so groß sein muß, daß die durch die Leitung 25 eingelassen und nach Durchdurch die Quellung der Austauschermasse bedingte 65 laufen der Austauschermasse 21 durch das Rohr 26 Ausdehnung aufgenommen werden kann. hinausgelassen wird, werden die Regenerierrnittel

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfin- durch die Leitung 27 über ein Drainagesystem 23, dung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt das mittels des Ventils 24 bedient wird, abgeführt.

Aus dem in Fi g. 3 dargestellten Schaltbild ist eine Betriebsweise eines Ionenaustauschfilters gemäß der Erfindung ersichtlich, die insbesondere für Filterbehälter für mittlere und große Anlagen geeignet ist. Neben dem insgesamt mit 30 bezeichneten Filterbehalter ist ein weiterer Behälter 51 vorgesehen, der zwei Funktionen erfüllt, nämlich einmal das Abmessen der Säure- bzw. Lauge-chemikalien für den Regenerationsverlauf und ferner die Aufnahme des Füllstoffs 49. Der Filterbehälter besitzt einen unteren Düsenboden 35 sowie einen oberen abnehmbaren Düsenboden 50. Die Betriebsweise dieser Anlage ist wie folgt:

Beim Betrieb zur Aufbereitung des Wassers fließt das Rohwasser durch die Leitung 39 über das Ventil 32 von oben nach unten durch die Austauschermasse 31 hindurch und wird über das Ventil 33 als aufbereitetes Wasser zum nächsten Austauscher oder zum Verbraucher abgeleitet. Nach Erschöpfung der Harze wird der Betriebszyklus abgebrochen und inerte Kunststoffgranulate, deren Eigenschaften den im Zusammenhang mit den Schichten 12 und 22 beschriebenen Kunststoffkörnern entsprechen, in das Regenerationsgefäß 51 eingefüllt und mittels eines Strahlsaugers 47 über ein Ventil 35 und eine Leitung 40 in den Behälter eingelassen und auf die Austauschermasse 31 gespült. Das Treibwasser fließt über das Ventil 48 zum Kanal ab.

Anschließend wird in das Meßgefäß 51 die für die Regeneration des Ionenaustauschfilters notwendige Säure oder Lauge mittels des Ventils 46 und der Leitung 44 eingefüllt und mittels des Strahlsaugers 47 über das in die Leitung 42 eingebaute Ventil 36 in den Filterbehälter entgegen der Schwerkraft eingeführt und über das Drainagesystem 38 und das Ventil 34 abgeleitet. An diesen Regenerationsvorgang schließt sich der Auswaschprozeß an, durch den die Chemikalienüberschüsse aus der Austauschermasse entfernt werden. Das Auswaschen erfolgt über die Ventile 37 und 34.

Schließlich ist wieder ein Teil der Granulatmasse aus dem Filterbehälter auszutragen. Dieses geschieht mittels eines Wasserstroms, der über das Ventil 57 zu den Drainagerohren 38 geführt wird und die Masse über die Leitungen 40, 43 und das Ventil 45 wieder in den Aufnahmebehälter 51 zurückführt. Bis zur nächsten Regeneration lagert das Material in dem Behälter 51.

Der für das im Zusammenhang mit F i g. 3 beschriebene Verfahren geeignete Filterbehälter kann statt eines Düsenbodens 50 auch den in F i g. 4 dargestellten Boden 60 aufweisen, bei dem eine trichterförmige zentrale Öffnung 62 zum Ein- und Auslassen des körnigen Füllstoffes 49 vorgesehen ist. In einer gesinterten Füllmasse 63, die durch ihre Siebwirkung den Austritt des körnigen Materials (Austauscher, inertes Kornmaterial) verhindert, sind Drainagerohre angeordnet, an die die Leitung 39 angeschlossen ist.

Die als Füllstoff dienende Kornsubstanz «emäß der Erfindung ist zweckmäßig aus Kunststoff hergestellt, dessen spezifisches Gewicht durch Beimengungen (z. B. von Bariumsulfat) verändert werden kann, und zwar beispielsweise in der Größenordnung von etwa 0,7 bis 1,4. Dabei ist die Dichte des Füllstoffes so zu wählen, daß sie geringer ist als die des Austauschermaterials.

Die beschriebenen Vorrichtungen haben den Vorteil, daß keine großen apparative Aufwendungen notwendig sind. Die Rohrleitungen, Armaturen u. dgl. sind dieselben wie bei konventionellen Anlagen. Zusätzliche Einbauten und Vorrichtungen, v/ie Luftblasen, Kompensatoren u. dgl., können entfallen. Die Erfindung gestattet es, bei Einbau eines Drainagesystems die Anlage sowohl im Gegenstrom- als auch im herkömmlichen Gleichstromverfahren zu betreiben.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Ionenaustauschfilter mit Gegenstromregenerierung, bei dem das Austauschermaterial im Hinblick auf seine während verschiedener Arbeitsgänge erfolgenden unterschiedlichen Quellung mit einem Ausdehnungsraum in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß im Filterbehälter (10, 20, 30) oberhalb des Austauschermaterials eine Füllsubstanz (12, 22, 49) aus inertem Kornmaterial, z. B. aus Kunststoffgranulaten, angeordnet ist, deren spezifisches Gewicht geringer ist als das des Austauschermaterials.

2. Ionenaustauschfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllsubstanz aus losem Kornmaterial (12) besteht, dessen Eigengewicht das Austauschermaterial während des Regenerationsvorgangs in seiner Lage hält.

3. Ionenaustauschfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kornmaterial der Füllsubstanz zu einem zusammenhängenden, porösen und elastischen Körper (22), z. B. durch Sintern, geformt ist.

4. Ionenaustauschfilter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Eigengewichts der Kornmasse durch eine zusätzliche, oberhalb der Füllsubstanz angeordnete federbelastete Siebplatte (13) erhöht wird.

5. Ionenaustauschfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht des inerten Kornmaterials durch unterschiedliche Beimengungen, z.B. von Bariumsulfat, verändert werden kann.

6. Verfahren zum Betreiben eines Ionenaustauschfilters nach dem Gegenstromprinzip nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Regenerierung des Ionenaustauschfilters eine Füllsubstanz aus inertem Kornmaterial auf die Austauschermasse hineingeleitet und nach dem Regenerationsablauf wieder in einen äußeren Behälter zurückgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen ÖOPY