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Filtersäule Die Erfindung betrifft eine Filtersäule. Insbesondere
betrifft die Erfindung Filtersäulen, die für die kontinuierlich durchgeführte Entsalzung
bzw. Vollentsalzung von Rohwasser mit Hilfe von Ionenaustauscherharzen Anwendung
finden können.
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Bei den bekannten Vorrichtungen zum Vollentsalzen durch lonenaustausch
werden entweder Mischbettanordnungen verwendet oder solche Vorrichtungen, bei denen
zunächst die
Kationen und dann in einem zweiten Durchlauf die Anionen
ausgetauscht werden.
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Während die Nisohbettanordnungen vor allem im Betrieb, insbesondere
für den kontinuierlichen Grossbetrieb, ausgesprochen unrentabel werden, erfordern
die Vorrichtungen der zweiten Art aufwendige und kostspielige Anlagen mit mehreren
Steuergliedern und Umschaltgliedern.
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Aufgabe der Erfindung ist es dementsprechend, eine Filtersäule zu
schaffen, die sich bei Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile durch eine
einfache und damit billige und wartungsfreie Konstruktion auszeichnet, die mit einer
Serienanordnung von Kationen- und Anionenharzen praktisch eine Mischbettqualität
erreicht und eine rasche und effektive Regenerierung ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Filtersäule vorgeschlagen, die
dadurch gekennzeichnet ist, dass die Säule zwei übereinanderliegende Folgen mehrerer
aneinandergreIizender Kammern, die eine für das Anionenaustauscherharz, die andere
für das Kationenaustauscherharz, enthält, dass die beiden Kammerfolgen durch einen
dicht abschliessenden Boden voneinander getrennt sind, während die einzelnen Kammern
innerhalb-einer Folge durch Lochböden voneinander getrennt sind, dass die Kammern
beider Folgen durch Rohrleitungen so miteinander verbunden sind, dass die zu reinigende
Flüssigkeit alternierend je eine der Kammern der beiden Kammerfolgen durchströmt,
dass in Jeder der Kammern Mittel für den Eintritt und den Austritt der zu reinigenden
Flüssigkeit vorgesehen sind, deren Öffnungen so bemessen sind, dass sie dieser bei
höheren Strömungsgeschwindigkeiten einen geringeren Strömungswiderstand entgegensetzen
als die Lochböden, dass in der jeweils letzten Kammer Jeder Folge eine Einlassöffnung
und in der jeweils
ersten Kammer jeder Folge eine Auslassöffnung
für das im Gegenstrom geführte Regenerierungsmittel, das bei seiner geringen Strömungsgeschwindigkeit
die Lochböden glatt passiert, vorgesehen sind und dass die Auslassöffnung für das
Regenerierungsmittel in der ersten Kammer der unteren Kammerfolge mit einem Uberlaufrohr
verbunden ist, das bis etwa auf die halbe Höhe der ersten Kammer der oberen Kammerfolge
reicht.
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Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen,
dass die einzelnen Kammern Jeder Kammerfolge durch doppelte Lochböden voneinander
getrennt sind, die zusätzlich noch mit einem Schaumstoffboden belegt sein können.
Insbesondere kann durch diese Anordnung die durch das Quellen bedingte Dehnung des
Austauscherharzes aufgefangen werden.
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Der Hauptvorteil der Säule gemäss der Erfindung liegt vor allem darin,
dass durch die Abstimmung der Strömungswiderstände der Lochböden und der Mittel
für den Eintritt und den Austritt der zu reinigenden Flüssigkeit eine serielle Anordnungifür
die Aufbereitung von Flüssigkeiten geschaffen wurde, zu dessen Betrieb, abgesehen
von einem Haupteinlass- und einem Hauptauslassventil, keinerlei Schalt- oder Steuerglieder
erforderlich sind. Ebenso kommt die erfindungsgemäss angewandte Gegenstromregenerierung,
abgesehen wiederum von den beiden Hauptventilen, ohne Schalt- und Steuerglieder
aus. Um einen Übertritt des Regenerierungsmittels für die obere Kammerfolge in die
untere Kammerfolge zu verhindern, bedarf es lediglich einer praktisch wartungsfreien
Rückschlagklappe bzw, eines Rückschlagventils für die Steigleitung, gegebenenfalls
für die Steigleitungen, die die zu reinigende Flüssigkeit von einer Kammer der unteren
Folge in die entsprechend nächsthöhere Kammer der oberen Kammerfolge leitet, sowie
eines ebenfalls wartungsfreien und in der Herstellung
überaus billigen
Überlaufrohres, das bis etwa auf die halbe Höhe der ersten Kammer der oberen Kammerfolge
reicht.
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Durch die Serienanordnung der Austauscherharze und durch die serielle
und alternierende Aufgabe der zu reinigenden Flüssigkeit auf die Kationen- und Anionenaustauscherharze
wird dabei praktisch eine Mischbettqualität (0,5 Mikrosiemens/cm) erreicht, ohne
dabei den bekannten Regenerierungsaufwand eines iischbettes in Kauf nehmen zu müssen.
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Durch die geometrisch zusammenhängende Anordnung der beiden Folgen
der Austauscherharzkammern in Verbindung mit ihren strömungsmechanisch semipermeabel
wirkenden Lochböden wird die linear serielle Regenerierung der Säule trotz ihrer
alternierend seriellen Arbeitsweise mit einfachsten Mitteln erreicht.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung dargestellt und
anhand eines besonders bevorzugten AusfUhrungsbeispiels nachstehend im einzelnen
beschrieben.
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Die erfindungsgemäss ausgebildete Filtersäule besteht aus einem gegebenenfalls
zusammengesetzten rohrförmigen Aussenkörper 1, der an seinen Stirnseiten durch Abdeckplatten
2 und 3 verschlossen ist, und durch einen Zwischenboden 4 in zwei voneinander getrennte
Räume unterteilt wird. Jeder dieser Räume wird durch je einen doppelten Lochboden
5 bzw. 6 in zwei voneinander getrennte Kammern Al und A2 bzw.
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K1 und K2 unterteilt. Im Bedarfsfall kann die Anzahl der Lochböden
erhöht werden, so dass Folgen von mehr als zwei Kammern entstehen. Auch können statt
der zwei Lochböden des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels die Kammertrennungen
durch je einen Lochboden bewirkt werden.
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Die hier als Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriebene
Filtersäule
dient der Vollentsalzung von Wasser. Die Kammern K1 und K2 sind mit einem Kationenaustauscherharz,
die Kammern A7 und A2 mit einem Anionenaustauscherharz gefüllt. Die einzelnen Kammern
sind dabei so durch Rohrleitungen 7,8,9 miteinander verbunden, dass das bei E in
die Kammer K1 eintretende Rohwasser die Kammer KI durchströmt, durch die Rohrleitung
7 in die Kammer Al gelangt und durch diese hindurch über die Rohrleitung 8 in die
Kammer K2 und von dieser durch die Rohrleitung 9 in die Kammer A2, um als aufbereitetes
Wasser bei A die Säule zu verlassen.
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Das die Kammer durchströmende Wasser tritt jeweils aus einem Verteiler
10 am Boden der Kammer ein und durch einen entsprechenden Verteiler 11 am oberen
Ende der Kammer aus. Diese Verteiler sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als
perforierte Rohre ausgebildet, können jedoch auch als Sterndüsen, Langdüsen oder
dgl. gestaltet sein.
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Die Öffnungen der perforierten Rohre 11 sind dabei so bemessen, dass
sie dem mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in die Kammer gedrUckten Wasser in Verbindung
mit der ihnen Jeweils zugeordneten Rohrleitung einen geringeren Widerstand entgegensetzen
als der Lochboden 5 bzw. 6. Durch diese Bemessung wird trotz der offenen Verbindungen,
die zwischen den einzelnen Kammern einer Folge bestehen, der vorstehend beschriebene
Wasserumlauf in der Filtersäule erreicht.
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Auf den Lochböden 5 und 6 können zusätzlich noch Schaumstoffböden
12 vorgesehen sein, in die die Verteiler 10 und 11 eingebettet sind. Auf diese Weise
kann das Quellvolumen der Austauscherharze in optimaler Weise aufgenommen werden.
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Zum Regenerieren der. Harze enthalten die Kammern K2 und A2 Eintrittsöffnungen
13 und 14 und die Kammern K1 und Al Austrittsöffnungen
15 und 16
für das Regenerierungsmittel.
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Durch die so vorgegebene Flussrichtung des Regenerierungsmittels sowohl
in der oberen Kammerfolge der Säule als auch in der unteren Kammerfolge wird eine
Gegenstromregenerierung der Austauscherharze bewirkt. Auf Grund der langsameren
Strömungsgeschwindigkeit des Regenerierungsmittels tritt es ungehindert durch die
Lochböden 5 und 6 hindurch.
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Um ein Ubertreten des Regenerierungsmittels aus der oberen Kammerfolge
in eine der unteren Kammern zu verhindern, ist in der Steigleitung 8 eine Rückschlagklappe
17 und mit der Austrittsöffnung 16 verbunden ein Überlaufrohr 18 vorgesehen, dessen
höchster Punkt, der Bogen 19, etwa auf der halben Höhe der ersten Kammer der oberen
Kammerfolge liegt.
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Zur Entlüftung der beiden Kammersysteme der Filtersäule sind für die
jeweils oberen Kammern K2 und A2 der beiden Kammernfolgen Entlüftungsvorrichtungen
mit den Ventilen 20 und 21 vorgesehen.