Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Nitrat
entfernung aus Trinkwasser mit Ionentauschern und
Membranfiltern. Um eine hohe Ausnutzung des Rohwassers bei
einer hohen Reduzierung des Nitratgehaltes zu erreichen, muß
ein Membranfilter bei einer hohen Ausbeute betrieben werden.
Die damit verbundene hohe Aufkonzentrierung führt zu einer
Übersättigung bestimmter Salze, insbesondere Calcium-,
Strontium und Bariumcarbonat bzw. -sulfat, was zu einer
Verblockung, d. h. Ablagerung der o. a. Salze auf der
Membranoberfläche führen kann. Bei ähnlichen Anwendungen zur
Aufbereitung von Brauchwasser mit Umkehrosmosefiltern
verhindert man diese Übersättigung durch Ansäuern bzw. durch
Zusätze zum Rohwasser, die die Salze über ihre Sättigung
hinaus in Lösung halten. Bei Anwendung zur Aufbereitung von
Trinkwasser sind diese Zusätze nicht zulässig und das
Konzentrat aus dem Membranfilter muß aufbereitet werden, bevor
es als Abwasser abgeführt wird.The present invention relates to a plant for nitrate
removal from drinking water with ion exchangers and
Membrane filters. To a high utilization of the raw water
to achieve a high reduction in the nitrate content
a membrane filter can be operated at a high yield.
The high concentration associated with this leads to a
Supersaturation of certain salts, especially calcium,
Strontium and barium carbonate or sulfate, resulting in a
Blocking, d. H. Deposition of the above Salts on the
Membrane surface can lead. For similar applications
Treatment of industrial water with reverse osmosis filters
this oversaturation is prevented by acidification or by
Additions to raw water that salts over their saturation
keep out in solution. When used for the preparation of
These additives are not permitted in drinking water and that
Concentrate from the membrane filter must be processed before
it is discharged as waste water.
In der DE-OS 36 23 796 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem
zur selektiven Entfernung von Ionen aus Flüssigkeitsströmen
ein Membranfilter mit einem Sorptionsverfahren kombiniert
wird. Dies führt beispielsweise dann zu besonderen Vorteilen,
wenn Nitrat-Ionen aus Wasser entfernt werden müssen, das
ebenfalls Sulfat-Ionen enthält. Sulfat-Ionen müssen
üblicherweise nicht aus Trinkwasser entfernt werden, werden
jedoch bei Behandlung mit Ionenaustauscherharzen von diesen
ebenfalls aufgenommen und verringern dadurch die
Austauschkapazität für die eigentlich zu entfernenden
Nitrat-Ionen. Bei der beschriebenen Arbeitsweise und der
entsprechenden Vorrichtung wird eine für Ionen selektive
Membran verwendet, um zunächst im wesentlichen die
Sulfat-Ionen aus einer Fraktion des Flüssigkeitsstromes zu
entfernen, und dann aus dem Permeat die Nitrat-Ionen mittels
eines Ionenaustauscherharzes zu entfernen. In dieser Schrift
sind auch zahlreiche Angaben enthalten für die Auswahl der
geeigneten Ionentauscher und Filter, insbesondere für die zu
diesem Zweck geeigneten Nanofiltrationsmembranen. Aus den
beigefügten Tabellen ist aber erkennbar, daß nach diesem
Verfahren noch erhebliche Abwassermengen auftreten, die
aufbereitet und entsorgt werden müssen. Auch die nach diesem
Verfahren notwendigen Stabilisatoren sind nicht nur
kostenintensiv, sondern belasten auch das Abwasser.DE-OS 36 23 796 describes a method in which
for the selective removal of ions from liquid flows
a membrane filter combined with a sorption process
becomes. This leads to special advantages, for example,
if nitrate ions need to be removed from water, that
also contains sulfate ions. Must have sulfate ions
usually cannot be removed from drinking water
however, when treated with ion exchange resins from these
also added and thereby reduce the
Exchange capacity for those actually to be removed
Nitrate ions. In the described mode of operation and
corresponding device is a selective for ions
Membrane used to be essentially the first
Sulfate ions from a fraction of the liquid flow too
and then remove the nitrate ions from the permeate
to remove an ion exchange resin. In this writing
there are also numerous details for the selection of the
suitable ion exchanger and filter, especially for the
suitable nanofiltration membranes. From the
attached tables can be seen that after this
Process still considerable amounts of waste water occur
processed and disposed of. Even after this
Process stabilizers are not only necessary
costly, but also pollute the wastewater.
In der DE-PS 30 46 361 wird ein Verfahren zur Vollentsalzung
von Wasser bei gleichzeitiger Neutralisierung des Wassers aus
der Regenerierung der Ionentauscher beschrieben, wobei der
eigentlichen Vollentsalzung ein schwach saurer Kationenaus
tauscher vorgeschaltet ist, der nach seiner Erschöpfung
zweistufig mit sauren Abwässern aus der Regenerierung der
Kationenaustauscherstufe der Vollentsalzungsanlage und mit
alkalischen Abwässern aus der Regenerierung der Anionenaus
tauscherstufen der Vollentsalzungsanlage regeneriert wird. Vor
der eigentlichen Vollentsalzung wird das Wasser von Kalzium-
und Magnesium-Ionen in einer Enthärtungsstufe mit einem
schwach sauren Kationenaustauscher befreit, wobei die
Enthärtungsstufe aus einem schwach sauren Kationenaustauscher
oder aus einer Kombination dieses schwach sauren Kationen
austauschers mit einem stark sauren Kationenaustauscher
besteht und die Enthärtungsstufe zuerst mit den sauren
Abwässern und dann mit den alkalischen Abwässern regeneriert
wird. Aus dieser Schrift ist kein Hinweis zur Nitratentfernung
aus Trinkwasser zu entnehmen. Außerdem ist dieses Verfahren
für Trinkwasserzwecke nicht geeignet, da eine Vollentsalzung
des Trinkwassers nicht erwünscht ist und insbesondere
alkalische Regenerierabwässer aus einem Anionenaustauscher
nicht zur Verfügung stehen. Außerdem werden hier große Säure
und Laugemengen benötigt.DE-PS 30 46 361 describes a process for demineralization
from water while neutralizing the water
described the regeneration of the ion exchanger, the
actual demineralization a weakly acidic cation
is connected upstream, after its exhaustion
two-stage with acidic waste water from the regeneration of the
Cation exchanger stage of the demineralization plant and with
alkaline waste water from the regeneration of the anions
exchanger stages of the demineralization plant is regenerated. In front
the actual demineralization, the water from calcium
and magnesium ions in a softening stage with a
weakly acidic cation exchanger freed, the
Softening stage from a weakly acidic cation exchanger
or a combination of these weakly acidic cations
exchanger with a strongly acidic cation exchanger
exists and the softening level first with the acidic
Sewage and then regenerated with the alkaline sewage
becomes. There is no indication of nitrate removal from this document
from drinking water. This is also the procedure
not suitable for drinking water purposes because of full desalination
of drinking water is undesirable and in particular
alkaline regeneration waste water from an anion exchanger
are not available. It also has great acidity
and lye quantities required.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage zu
schaffen zur Nitratentfernung aus Trinkwasser ohne schädliche
Zusätze und mit möglichst geringen Abwassermengen.The object of the present invention is to provide a system
create for nitrate removal from drinking water without harmful
Additives and with the smallest possible amount of waste water.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß eine
Regenerierleitung vorhanden ist, mit der die im Anionen
tauscher verwendete Regenerierlösung in den Kationentauscher
geleitet werden kann. Das Rohwasser wird zunächst mit einem
Kationentauscher enthärtet, wobei im wesentlichen Ca-Ionen
entfernt werden. Dieses enthärtete Wasser ermöglicht eine sehr
hohe Ausbeute in dem anschließenden Membranfilter, ohne daß
Härtestabilisatoren zugesetzt werden müßten. Der Membranfilter
trennt, wie in der obengenannten ersten Schrift schon
angegeben, im wesentlichen Sulfat-Ionen ab und hält auch
organische Bestandteile und Bakterien zurück. Das Sulfat-freie
Permeat wird einem Anionentauscher zugeführt, in dem das darin
enthaltene Nitrat gegen Chlorid ausgetauscht wird, was im
Trinkwasser verbleiben kann. Der Anionentauscher wird in
bekannter Weise mit einer Natriumchloridlösung regeneriert.
Erfindungsgemäß wird die aus dem Anionentauscher wieder
austretende Regenerierlösung, die jetzt Nitrat enthält, dem
Kationentauscher als Regenerierlösung zugeführt, wobei hier
zur Regeneration Calcium gegen Natrium ausgetauscht wird,
d. h., daß die Natriumchloridlösung sowohl zur Regeneration
des Anionenaustauschers als auch des Kationenaustauschers
verwendet wird, wodurch wesentlich weniger Chemikalien
verbraucht werden und weniger Abwasser anfällt. Damit wird die
letztlich abfließende erschöpfte Regenerierlösung gegenüber
den bekannten Verfahren erheblich verringert. Dieses Abwasser
kann ohne weitere Nachbehandlung der kommunalen
Abwasseraufbereitung zugeführt werden.To solve this problem it is proposed that a
Regeneration line is present with which in the anions
exchanger used regeneration solution in the cation exchanger
can be directed. The raw water is first used with a
Cation exchanger softens, essentially Ca ions
be removed. This softened water enables a very
high yield in the subsequent membrane filter without
Hardness stabilizers would have to be added. The membrane filter
separates, as in the above-mentioned first script
indicated, essentially sulfate ions and also lasts
organic components and bacteria. The sulfate-free
Permeate is fed to an anion exchanger, in which the
contained nitrate is exchanged for chloride, which in
Drinking water can remain. The anion exchanger is in
known regenerated with a sodium chloride solution.
According to the invention from the anion exchanger again
leaking regeneration solution, which now contains nitrate, the
Cation exchanger supplied as a regeneration solution, here
calcium is replaced by sodium for regeneration,
d. that is, the sodium chloride solution for both regeneration
of the anion exchanger as well as the cation exchanger
is used, which means significantly less chemicals
are used and less waste water is produced. With that the
ultimately drained exhausted regeneration solution
the known methods significantly reduced. This wastewater
can be done without further post-treatment of the municipal
Wastewater treatment can be supplied.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß am Austritt aus dem Anionentauscher eine Teilfiltrat
leitung vorhanden ist, mit der ein Teil des Filtrats über eine
Druckpumpe zu einem Umkehrosmosefilter geleitet werden kann
und dieser Umkehrosmosefilter eine Reinwasserleitung und eine
Salzleitung aufweist, mit der das salzhaltige Konzentrat zu
einem Regeneriermittelbehälter geleitet werden kann, von dem
eine Regeneriermittelleitung zu dem Anionentauscher führt.
Damit kann man auf den Zusatz von Natriumchlorid zur
Regeneration verzichten. In dem zusätzlichen Umkehrosmose
filter ergibt sich ein nahezu salzfreies Filtrat, das dem
Hauptfiltratstrom wieder zugemischt werden kann und dessen
Salzgehalt im ganzen etwas verringert. Außerdem entsteht im
Umkehrosmosefilter als Konzentrat eine etwa 5%ige Salzlösung,
die in einem Regenerierbehälter gespeichert und bei Bedarf zur
Regeneration in den Anionentauscher geleitet wird. Auf die
Weise werden für die Regeneration der beiden Ionentauscher
keine zusätzlichen Chemikalien benötigt.In a further embodiment of the invention, it is proposed that
that a partial filtrate at the outlet from the anion exchanger
line is present, with which a part of the filtrate via a
Pressure pump can be directed to a reverse osmosis filter
and this reverse osmosis filter one pure water pipe and one
Salt line with which the saline concentrate to
a regenerant container can be directed from which
a regenerant line leads to the anion exchanger.
So you can on the addition of sodium chloride
Refrain from regeneration. In the additional reverse osmosis
filter results in an almost salt-free filtrate, which
Main filtrate stream can be mixed again and its
Salinity somewhat reduced overall. Also arises in
Reverse osmosis filter as a concentrate an approximately 5% saline solution,
which are stored in a regeneration container and used as needed
Regeneration is passed into the anion exchanger. On the
Become wise for the regeneration of the two ion exchangers
no additional chemicals needed.
Die Figur zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungs
beispiel der Erfindung. Dabei sind die Roh- bzw.
Reinwasserströme als ausgezogene Linien dargestellt, während
die Konzentrat- und Regeneriermittelströme als gestrichelte
Linien dargestellt sind. Die Rohwasserleitung 1 führt zu einem
Kationentauscher 2 und über die Leitung 3 zu einem
Membranfilter 4, dessen Konzentratleitung 5 im wesentlichen
Sulfate enthält und entweder verworfen oder aber dem Filtrat
mit der Leitung 18 wieder zugeführt wird. Die Permeatleitung 6
führt zu einem Anionentauscher 7, der Nitrate festhält, indem
er sie gegen Chloride austauscht. Von dort führt eine
Filtratleitung 8 zu einem nicht näher beschriebenen Ver
brauchernetz, wobei eine Teilmenge über die Teilfiltratleitung
9 und eine Druckpumpe 10 zu einem Umkehrosmosefilter 11 führt,
aus dem die Reinwasserleitung 12 wieder zur Filtratleitung 8
führt, während das Konzentrat im wesentlichen als etwa 5%ige
Natriumchloridlösung über die Salzleitung 13 einem
Regeneriermittelbehälter 14 zugeführt wird, von dem aus bei
Bedarf diese Salzlösung über die Regeneriermittelleitung 15
dem Anionentauscher 7 zugeführt wird. Von dort aus fließt der
Regeneriermittelstrom über die Regenerierleitung 16 zum
Kationentauscher 2 und tritt dort über die Abwasserleitung 17
mit Calcium- und Nitrat-Ionen beladen wieder aus.The figure shows a schematic representation of an embodiment of the invention. The raw or pure water flows are shown as solid lines, while the concentrate and regenerant flows are shown as dashed lines. The raw water line 1 leads to a cation exchanger 2 and via line 3 to a membrane filter 4 , the concentrate line 5 essentially contains sulfates and either discarded or fed back to the filtrate via line 18 . The permeate line 6 leads to an anion exchanger 7 , which holds nitrates by exchanging them for chlorides. From there, a filtrate line 8 leads to a consumer network (not described in more detail), with a partial quantity via the partial filtrate line 9 and a pressure pump 10 leading to a reverse osmosis filter 11 , from which the pure water line 12 leads again to the filtrate line 8 , while the concentrate is essentially as about 5 % sodium chloride solution is fed via the salt line 13 to a regenerating agent container 14 , from which, if necessary, this salt solution is fed to the anion exchanger 7 via the regenerating line 15 . From there, the regenerant flow flows through the regeneration line 16 to the cation exchanger 2 and exits there, laden with calcium and nitrate ions, via the waste water line 17 .