DE3447416C2

DE3447416C2 - Spül- oder Speicherkolonne

Info

Publication number: DE3447416C2
Application number: DE3447416A
Authority: DE
Inventors: Kurt 7031 Holzgerlingen Marquardt
Original assignee: Hager & Elsaesser 7000 Stuttgart De GmbH; Hager and Elsaesser GmbH
Current assignee: Hager & Elsaesser 7000 Stuttgart De GmbH; Hager and Elsaesser GmbH
Priority date: 1984-12-24
Filing date: 1984-12-24
Publication date: 1986-12-18
Also published as: JPS61216739A; US4684464A; DE3447416A1; JPH0468984B2; CH668367A5

Abstract

Spülkolonne für Einrichtungen zur Behandlung von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser mit Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterial, wobei das mit Schmutzstoff beladene Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterial aus der Betriebskolonne in die nachgeschaltete Spülkolonne und der Rücktransport des gespülten Materials in die Betriebskolonne portions- und taktweise und somit quasikontinuierlich erfolgt. Um nur ein vorbestimmtes Volumen des zu spülenden Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterials der Spülkolonne zuzuführen, wird die Spülkolonne mit einer oder mehreren in sie hineinragenden Transportwasser-Entnahmeleitung(en) ausgestattet, deren Eintritte in die Transportwasser-Entnahmeleitung(en) so ausgebildet sind, daß sie für Wasser, aber nicht für das zu spülende Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterial durchlässig sind und das Niveau der obersten Eintrittsöffnung in der Transportwasser-Entnahmeleitung etwa der gewünschten Einfüllhöhe des zu spülenden Materials entspricht. Dadurch werden folgende Vorteile erzielt: a) Konstruktiv sehr einfach b) Geringere Anlagenkosten c) Nicht störanfällig d) Keine zusätzliche Meßkolonne nötig e) Automatische Volumenmessung gegeben. f) Abzug des Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterials aus jeder beliebigen Höhe aus der der Spülkolonne vorgeschalteten Betriebskolonne.

Description

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur be-

Die Erfindung betrifft eine Spül- oder Speicherkolon- schränkt in seiner Anwendung als Speicher. Eine derar-

ne, die mit einer nach dem Festbettverfahren betriebe- 35 tige Vorrichtung kann auch als Spül-Kolonne für das

nen Adsorptions- oder lonenaustauscherkolonne zum verunreinigte bzw. nicht regenerierte lonenaustau-

Behandeln von Flüssigkeiten in Verbindung steht, wobei schermaterial verwendet werden, siehe hierzu F i g. 1

in die Adsorptions- oder Ionenaustauscher-Kolonne und 2 und der zugehörigen Beschreibung.

Tauchleitungen für den Abzug bzw. die Zufuhr des Die Erfindung ist mit weiteren Einzelheiten in den

Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterials hineinra- 40 Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung er-

gen. läutert. Die gleichen Bezugszeichen gelten für die

Durch die DE-OS 33 13 471 ist eine derartige Spei- Fig. 1,2und3.

cherkolonne für einen Mischmettfilter mit interner Re- F i g. 1 Schematische Darstellung einer lonenaustau-

generation bekanntgeworden. Bei dieser bekannten scheranlage (Kationen- oder Anionenaustauscher) bzw.

Vorrichtung wird nach dem Auftrennen der erschöpften 45 Filteranlage mit Betriebskolonne und Spülkolonne.

Ionenaustauschermasse und Regenerieren und Auswa- F i g. 2 Schematische Darstellung einer lonenaustau-

schen der beiden Komponenten, die im Bereich der scheranlage (Kationen- oder Anionenaustauscher) mit

Grenzfläche Kationen/Anionenaustauscher befindliche Betriebs- und Spülkolonne.

Ionenaustauscher aus dem Mischbettfilter entfernt und Fig.3 Schematische Darstellung einer Mischbettan-

einer Speicherkolonne zugeführt. 50 lage mit Betriebskolonne und Speicher-Kolonne.

Schwierig ist es jedoch bei diesem bekannten Misch- Die dargestellte Ionenaustauscher- bzw. Filtrationsbettfilter, daß der vollständige Abzug, der im Bereich anlage nach Fig. 1 enthält zwei Behälter, nämlich eine der Grenzfläche befindlichen Kationen/Anionenaustau- Betriebskolonne 1 und eine Spülkolonne 2, die zusamscher befindliche Ionenaustauscher aus dem Mischbett- men ein geschlossenes, hydraulisches Drucksystem bilfilter und die Überführung in die Speicherkolonne sich 55 den. Die zu behandelnde Flüssigkeit, z. B. Wasser, tritt nicht automatisch durchführen läßt. durch eine mit einem Ventil 5 absperrbare Leitung 14 Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spül- oder Spei- von unten in die mit Ionenaustauscher- bzw. Adsorpcherkolonne für die eingangs beschriebenen Einrichtun- tionsmaterials gefüllte Betriebskolonne 1, in der beim gen zu schaffen, bei der durch Verwendung einfacher Ionenaustauschersystem das lonenaustauschermaterial Mittel nur ein vorbestimmtes Volumen des Ionenaus- 60 als Festbett enthalten ist, ein. Zufuhr und Abzug des |E tauscher- oder Atisurpiiuiisinaicriäls aus der Betriebs- Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterial 3 ;n die ™ kolonne in die Spül- oder Speicherkolonne automatisch bzw. aus der Betriebskolonne 1 ist nur durch die Tauch-I'',¹ zugeführt werden kann, unabhängig von der Eintauch- leitung 17 für die Entnahme, die Leitungen 18,23 und die tjT; tiefe des Tauchrohres für den Materialabzug in der vor- Tauchleitung 31 für die Zufuhr möglich. Das Rohwasser |l geschalteten Adsorptions- oder Ionenaustauscherko- 65 durchströmt das Ionenaustauscher- bzw. Adsorptions- $; lonne. material 3 mit einer bestimmten Geschwindigkeit, wo- ;| Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß bei neben dem in einer Ionenaustauscheranlage stattfin-""« denden Ionenaustauschemrozeß. die in ihm enthaltenen

Fest- oder Schwebestoffe auf dem Ionenaustauscherbzw. Adsorptionsmaterial 3 zurückgehalten werden. Das Reinwasser wird durch die Leitungen 20 und 22, in der ein Ventil 6 vorgesehen ist oben aus der Betriebskolonne 1 herausgeführt und dem Verbraucher zugeführt.

Mit zunehmender Betriebsdauer ist das Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterial, insbesondere im Bereich des Rohwassereintritts stark mit Schmutzpartikeln durchsetzt Beim Überschreiten eines vorgegebenen Differenzdrucks, Kolloidindex oder Trübungswerts oder von vorgegebenen Zeitintervallen bzw. durch Durchlaufen einer bestimmten Wassermenge wird das zu spülende Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterial 3 aus der Betriebskolonne 1 in die Spülkolonne 2 transportiert und zwar

a) ohne Betriebsunterbrechung mit Einspeisewasser durch die Leitung 14 über das geöffnete Ventil 5, die Leitungen 17,18,23 und 29 sowie dem geöffnetem Ventil 9 oder

b) bei diskontinuierlicher Fahrweise der Betriebskolonne 1 durch Schließen der Ventile 5 und 6 mit Transportwasser durch die Leitung 21, das geöffnete Ventil 7, die Leitungen 17, 18, 23 und 29 sowie das geöffnete Ventil 9 alternativ

c) bei diskontinuierlicher Fahrweise der Betriebskolonne 1 durch Schließen der Ventile 6 und 7 mit Einspeisewasser durch die Leitung 14 über das geöffnete Ventil 5, die Leitungen 17, 18, 23 und 29 sowie das geöffnete Ventil 9, wobei die Eintauchtiefe der Leitung 17 in die Beiriebskolonne 1 in jeder gewünschten Stelle festgelegt werden kann.

Die Entlastung der Spülkolonne 2 durch die Transportwasser-Entnahmeleitung 28 (das auch zur Zufuhr von Transportwasser für den Rücktransport des Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterials 3 in die Betriebskolonne 1 dient) bzw. Leitung 25 und das geöffnete Ventil 12, wobei das Ventil 9 in der Tauchleitung 17 geöffnet wird. Leitung 21 dient ebenfalls als Zufuhrleitung für die Betriebschemikalien HCl und NaOH, welche für den Regenerationsprozeß der Ionenaustauschersysteme benötigt werden. Die Charge, bestehend aus einer Mischung von Transportwasser und Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterial 3, tritt durch die Tauchleitung 17 und die Leitungen 18,23 und 29 und das geöffnete Ventil 9 von oben in die Spülkolonne 2 ein. Das Transportwasser sowie das bis zum Niveau der obersten Eintrittsöffnung 30 in der Transpörtwasser-Entnahmeleitung 28 der Spülkolonne 2 befindliche Wasser fließen durch die Transportwasser-Entnahmeleitung 28 und die Leitung 25 ab. Wenn das zu spülende Adsorptionsmaterial 3 etwa das Niveau der obersten Eintrittsöffnung 30 der Transportwasser-Entnahmeleitung 28 erreicht, wird durch die stehende Wassersäule in der Spülkolonne 2 oberhalb des Niveaus der obersten Eintrittsöffnung 30 die Zufuhr weiteren Ionenaustauscherbzw. Adsorptionsmaterials 3 verhindert. Das Volumen des zu transportierenden Ionenaustauscher- bzw. Ad-

j Wird dü¹*'*''¹ ^'P PinKaiiVirthp HpC Pnt.

nahmesystems bestimmt. Um dies festzustellen, wird eine Schauvorrichtung in der Leitung 18 bzw. 23 zwischen dem Ventil 9 und der Spülkolonne 2 und/oder in der Spülkolonne 2 selbst angeordnet. Nach Beendigung des Harztransportes werden beim Betrieb ohne Unterbrechung die Ventile 9 und 12 und beim diskontinuierlichen Betrieb Ventile 7 (falls Transportwasser über Leitung 21 und nicht über Leitung 14 und Ventil 5 geführt wird), 9 und 12 wieder geschlossen und die Spülkolonne 2 anschließend durchspült. Das Spülwasser tritt durch die Leitung 19 und das geöffnete Ventil 10 in die Spülkolonne 2 ein.

Das Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterial 3 wird nach oben durchströmt und von Schmutzteilchen befreit und verläßt die Spülkolonne 2 wieder durch die Leitung 26 und das geöffnete Ventil 13. Die Ventile 10 und 13 werden wieder geschlossen.

Der Abzug des gespülten Ionenaustauscher bzw. Adsorptionsmaterials 3 erfolgt durch die in der Spülkolonne 2 angeordnete Leitung 29. Zum Transport des Ionenaustauschers bzw. Adsorptionsmaterials 3 wird durch öffnen des Ventils 11 durch die Leitungen 24 und 27 sowie die Transportwasser-Entnahmeleitung 28 Transportwasser von oben in die Spülkolonne 2 eingelassen. Das Transportwasser ist bei einer Betriebskolonne, arbeitend als Kationenaustauscher entkationisiertes Wasser oder auch Rohwasser, bei einem Anionenaustauscher entkationisiertes Wasser und bei einem Filtrationsbehälter Rohwasser bzw. filtriertes Wasser je nach Schwebstoffgehalt des Rohwassers. Die Ventile 8 und 4 werden geöffnet. Die Entlastung der Betriebskolonne 1 erfolgt durch die Leitungen 15,16 mit geöffnetem Ventil 4. Die Leitungen 16,15 mit geöffnetem Ventil 4 dienen ebenfalls als Austrittsleitungen für die Regenerierchemikalien und für das Auswaschwasser. Dabei wird der Ionenaustauscher bzw. die Adsorptionsmaterialcharge 3 in die Leitung 29 gedrückt und in die Leitungen 23 und 31 mit geöffnetem Ventil 8 oben in die Betriebskolonne 1 eingeführt. Danach werden die Ventile 11, 8 und 4 geschlossen und der Vorgang des Spülprozesses beendet. Nach Transport des Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterials 3 in die Betriebskolonne 1 wird dieses darin anschließend regeneriert, wenn die Betriebskolonne 1 als Ionenaustauscheranlage arbeitet. Ist der Regenerationsvorgang und Auswaschprozeß abgeschlossen, wird die Behandlung der Flüssigkeit in der Betriebskolonne 1 fortgesetzt, wozu die Ventile 5 und 6 geöffnet sein müssen.

Das Niveau der obersten Eintrittsöffnung 30 in der Transportwasser-Entnahmeleitung 28 wird während des Probebetriebs optimal eingestellt zur Bestimmung des zu transportierenden Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterialvolumens. Alternativ kann die Transportwasser-Entnahmeleitung 28 höhenverstellbar angeordnet werden, um das optimale Niveau während des Betriebs herauszufinden, unabhängig für die volumetrische Bestimmung des Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterials mit der Eintauchtiefe der Leitung 31 und der Tauchleitung 17, die in jeder gewünschten Höhe angeordnet werden kann.

Bei der nach F i g. 2 schematisch dargestellten Anlage wird das zu spülende Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterial 3, wie bei der Anlage nach Fig. 1, wird mittels Transportwasser der untere Teil der Betriebskolonne 1 über die Leitung 17a entnommen und der Spülkolonne 2 zugeführt. In der Spülkolonne 2 wird das Ionenaustauschermaterial 3 gespült, anschließend mit Trancnnrtmaccpr und Hiirrh pntcnrpphpnHp Fintnurhtip-

fe der Leitung 31a dem unteren Teil der Betriebskolonne 1 wieder zugeführt.

Das in der Betriebskolonne 1 befindliche Ionenaustauschermaterial 3 wird intern regeneriert und anschließend gewaschen. Anschließend wird die Anlage wieder zur Reinigung des Wassers in Betrieb gesetzt.

Die Zufuhr des gespülten lonenaustauschermaterials

3 in den unteren Teil der Betriebskoionne 1 hat den Vorteil, daß es sich immer unterhalb einer Schicht regenerierten Ionenaustauschermaterials befindet und dadurch ein hoher Reinigungsgrad des zu behandelnden Wassers sichergestellt ist.

Bei der in F i g. 3 schematisch dargestellten Anlage handelt es sich um eine Mischbettanlage. Bekanntlich wird bei der internen Regeneration des Mischbettes (Kationen- und Anionenaustauschermaterial 3b bzw. 3a) in derartigen Anlagen eine sogenannte Mischzone, bestehend aus verunreinigten bzw. regenerierten lonenaustauschermaterial 3ab gebildet. Dies führt zu einer Beeinträchtigung des Reinheitsgrades des zu behandelnden Wassers. Um dies zu vermeiden, wird nach der internen Regeneration des Mischbettes verunreinigtes bzw. nicht-regeneriertes Ionenaustauschermaterial 3ab in bekannter Weise mit Transportwasser und durch entsprechende Eintauchtiefe der Leitung 176 aus der Mischzone der Betriebskolonne 1 entnommen, der Speicher-Kolonne zugeführt und zunächst dort gelagert Die Mischbettanlage wird wieder in Betrieb gesetzt und arbeitet mit dem gewünschten Reinheitsgrad. Vor der nächsten Regeneration wird das in der Speicher-Kolonne 2a gelagerte verunreinigte bzw. nicht-regenerierte Ionenaustauschermaterial 3 der Betriebskolonne 1 enthaltenen Mischbett mit Transportwasser und durch entsprechende Eintauchtiefe der Leitung 31 b zugeführt, das Mischbett regeneriert und das oben beschriebene Verfahren wird wiederholt.

30

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

35

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Claims

1 2 eine von oben in die Spül- oder Speicherkolonne Patentansprüche: reichende Zufuhr- und Abzugsleitung für das Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterial vor-

1. Spül- oder Speicherkolonne, die mit einer nach gesehen ist und daß die Spül- oder Speicherkolondem Festbettverfahren betriebenen Adsorptions- 5 ne mindestens eine in sie hineinragende, mit Ein- oder Ionenaustauscher-Kolonne zum Behandeln trittsöfmungen vorgesehene Entnahmeleitung für von Flüssigkeiten in Verbindung steht, wobei in die Transportwasser aufweist, wobei die Eintrittsöff-Adsorptions- oder !onenaustauscher-Kolonne nungen in der Entnahmeleitung so ausgebildet sind, Tauchleitungen für den Abzug bzw. die Zufuhr des daß sie flüssigkeitsdurchlässig, aber undurchlässig Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterials hin- 10 für das Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterieinragen, dadurch gekennzeichnet, daß al sind und daß das Niveau der obersten Eintrittseine von oben in die Spül- oder Speicherkolonne (2) öffnung etwa der gewünschten Einfüllhöhe des zu reichende Zufuhr- und Abzugsleitung (29) für das spülenden Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsma-Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterial (3) terials entspricht

vorgesehen ist und daß die Spül- oder Speicherko- 15

lonne (2) mindestens ein in sie hineinragende, mit Vorzugsweise ist die Entnahmeleitung für das Trans-

Eintrittsöffnungen (30) versehene Eninahraeleitung portwasser höhenverstellbar angeordnet

(.18) für Transportwasser aufweist wobei die Ein- Die Transportwasserentnahmeleitung kann auch in

trittsöffnungen (30) in die Entnahmeleitung (28) so Form eines Verteilers ausgebildet sein.

ausgebildet sind, daß sie flüssigkeitsdurchlässig, aber 20 Dadurch werden gegenüber dem bekannten Stand

undurchlässig für das Ionen- oder Adsorptionsmate- der Technik folgende Vorteile erzielt:

rial sind und das Niveau der obersten Eintrittsöff-

nung (30) etwa die gewünschte Einfüllhöhe des zu a) Konstruktiv sehr einfach

spülenden Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsma- b) Geringere Anlagenkosten

terials (3) entspricht. 25 c) Nicht störanfällig

2. Spül- oder Speicherkolonne nach Anspruch 1, d) Keine zusätzliche Meßkolonne nötig
dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeleitung e) Automatische Volumenmessung gegeben.

(28) für das Transportwasser höhenverstellbar ange- f) Abzug des Ionenaustauscher- oder Adsorptions-

ordnet ist. materials aus jeder beliebigen Höhe aus der Spül-

30 oder Speicherkolonne vorgeschalteten Betriebskolonne.