DE3531404A1 - Verfahren zum entfernen organischer bestandteile aus einer umkehrosmose zuzufuehrendem wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Anspruch des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art.

Ein solches Verfahren ist in dem Prospekt der Anmelderin "Wassertechnik Umkehrosmose-Anlagen". Seite 4, angesprochen. Bei Behandlung von Wasser in einer Umkehrosmose wird das Uferfiltrat vor Eintritt in die Anlage entkarbonisiert und zweistufig filtriert. Die Filtration der ungelösten Feststoffe erfolgt über Kies, während organische Bestandteile und kolloiddisperse Stoffe über Adsorberharze aus dem Wasser entfernt werden (In der Beschreibung und in den Ansprüchen umfaßt der Begriff "Wasser" auch wässrige Lösungen). Mit dieser Filtration wird der Kolloidindex verringert. Der Filter besteht im wesentlichen aus einem Druckbehälter und einer stark basischen Anionenharzfüllung, die in der Regel mittels einer alkalischen Kochsalzlösung regeneriert wird. Es hat sich nun herausgestellt, daß eine Reihe von Kationen, die bereits bei sehr geringen Ionenkonzentrationen zu erheblichen Störungen bei der Umkehrosmose führen, in den immer stärker verschmutzten und zu reinigenden Wässern vorhanden sind, so daß es schon nach relativ kurzen Betriebszeiten zu einer irreversiblen Verschmutzung der Umkehrosmoseeinrichtung, insbesondere durch Barium- und Strontiumsalze kam.

Es wurde versucht, mit in das zu reinigende Wasser eindosierten Konditionierungsmitteln eine Ausfällung in der Membran der Umkehrosmose zu verhindern. Diese Versuche verliefen jedoch wenig erfolgreich.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei dem eine Entfernung von in nachfolgenden Schritten störenden Kationen möglich ist, insbesondere eine irreversible Verschmutzung von semipermeablen Membranen durch Kationen, insbesondere zweiwertigen Erdalkaliionen vermieden wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Wasser zusätzlich über ein stark saures Kationenharz geführt wird, und beide Harze mit demselben Regeneriermittel regnerierbar sind.

Das stark saure Kationenharz kann die Kationen im Zulaufwasser aufnehmen.

Vorzugsweise wird das Wasser zunächst über das Anionenharz geführt, um die organischen Substanzen bzw. die kolloiddispersen Stoffe zu entfernen.

Der Anteil der beiden Harz-Typen an der erforderlichen Gesamtmenge richtet sich nach der organischen Belastung und dem Ionenangebot im Zulaufwasser unter Berücksichtigung der kinetischen und hydraulischen Eigenschaften der Harzprodukte.

Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung brauchen keine Konditionierungsmittel eingesetzt werden. Die beiden Harze können ohne Schwierigkeiten vorzugsweise in ein und demselben Filterbehälter eingebracht und somit von einer gemeinsamen Regeneriereinrichtung her regeneriert werden.

Es tritt kein Mehrverbrauch an Waschwasser und Regenerierchemikalien auf; auch ist keine Erhöhung der Regenerationszeit zu erwarten.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figur am Beispiel der Reinigung von Uferfiltrat näher erläutert werden.

Das Uferfiltrat UF wird unter Zugabe von Ca(OH)₂ in einem Behälter 1 entkarbonisiert. In einem dem Behälter 1 nachgeschalteten ersten Filter 2 werden über ein Kiesbett 2 a ungelöste Feststoffe entfernt. Danach tritt das Wasser in einen Filterbehälter 3 ein, in dem sich eine obere Schicht von stark basischem makroporösen Anionenharz 3 a und eine untere Schicht von stark saurem Kationenharz 3 b befindet. Das Ablaufwasser wird unter Zugabe von HCl, Cl₂ und Polyphosphat über einen Feinfilter 4 einer Umkehrosmosestufe 5 zugeleitet und gelangt schließlich über eine Ionenaustauscherstufe 6 in den Prozeß. Durch die gestrichelte Linie 4 ist angedeutet, daß dem Filterbehälter 3 eine Regeneriereinrichtung zugeordnet ist, die als Regeneriermittel NaCl + NaOH zuführt.

Das stark basische Anionenharz liegt in dem Betriebszustand des Filters in der Cl-Form vor. Das Harz reduziert die organischen Substanzen und die kolloiddispersen Stoffe adsorptiv. Das stark saure Kationenharz 3 b ist vorzugweise ein Kationenharz in der Na⁺-Form, der NH₄-Form oder in der K⁺-Form und wiederum bevorzugt ein Kationenharz in der Na⁺-Form. Das stark saure Kationenharz kann gemäß der folgenden Reaktionsgleichung, die zu einer Verschmutzung der Menbran führenden Kationen im Zulaufwasser aufnehmen:

Harz-2Na⁺ + (Ca⁺⁺/Mg⁺⁺/Ba⁺⁺/Sr⁺⁺) →
Harz-(Ca⁺⁺/Mg⁺⁺/Ba⁺⁺/Sr⁺⁺) + 2Na⁺.

Es hat sich dabei herausgestellt, daß die Bindungsfestigkeit von Ba⁺⁺ und Sr⁺⁺ an das Harz (Kationenaustauscher) nahe der Bindungsfestigkeit von Ca⁺⁺ und Mg⁺⁺ liegt, so daß in allen Fällen ein guter Wirkungsgrad des Ionenaustausches gegen Na⁺⁺ gewährleistet ist.

Für die Regeneration des stark basischen makroporösen Anionenharzes wurde bisher eine alkalische NaCl-Lösung eingesetzt. Eine Wiederbelebung des stark sauren Kationenharzes mit demselben alkalischen Regeneriermittel, z. B. NaCl, KCl, NH₄Cl, möglich ist. Als Regeneriermittel wird Natriumchlorid bevorzugt, während als alkalischer Partner im Regeneriermittel Natriumhydroxid bevorzugt wird. Hier wäre z. B. der Einsatz von Kaliumhydroxid ebenfalls denkbar. Desweiteren können Lösungen von Natriumsulfat und Meerwasser zum Einsatz kommen.

Die Regeneration des erschöpften Kationenharzes läuft nach folgender Reaktionsgleichung ab:

Harz-(Ca⁺⁺/Mg⁺⁺/Ba⁺⁺/Sr⁺⁺) + 2NaCl →
Harz-2Na⁺ + (Ca⁺⁺/Mg⁺⁺/Ba⁺⁺/Sr⁺⁺).

Somit werden beide Harze mit demselben Regeneriermittel regeneriert.

Es soll abschließend daraufhingewiesen werden, daß die neue Kombination (zwei verschiedene Harze mit einem Regeneriermittel, insbesondere zwei verschiedene Harze in einem Filterbehälter), sowohl in einem Schichtbettverfahren, Zwei- oder Mehrkammersystem bei Regeneration im Gleichstrom oder Gegenstrom betrieben werden kann.

Claims (4)

1. Verfahren zum Entfernen organischer und/oder kolloiddisperser Bestandteile aus von ungelösten Feststoffen befreitem Wasser mittels eines durch ein alkalisches Regeneriermittel regenerierbares stark basisches makroporöses Anionenharz, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser zusätzlich über ein stark saures Kationenharz geführt wird, und beide Harze mit demselben Regeneriermittel regenerierbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser zunächst über das Anionenharz und danach über das Kationenharz geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als stark saures Kationenharz ein Natriumkationenharz und als Regeneriermittel eine Lösung von Natriumchlorid und Natriumhydroxid verwandt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit mindestens einem Behälter zur Aufnahme von Adsorberharz, dadurch gekennzeichnet, daß in den Behälter ein stark saures makroporöses Anionenharz und ein stark saures Kationenharz eingebracht sind, vorzugsweise schichtweise.