DE4306427C1 - Kompakte Rohrbatterie mit Absperrventilen zur Versorgung einer komplexen Wasserbehandlungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrbatterie mit einem Tragege­ stell, Rohrleitungen und Absperrventilen zur Versorgung ei­ ner Wasserbehandlungsanlage mit den zu behandelnden wäßrigen Lösungen und/oder mit Regeneriermittelflüssigkeiten wie Säure oder Lauge und/oder mit Spülluft, wobei die Wasserbehandlungsanlage mehrere Untereinheiten, nämlich Ionenaustauscher oder Filtriereinheiten, mit in Reihe nebeneinander angeordneten Behältern, in denen auf unterschiedliche chemische und/oder physikalische Art auf zu behandelnde wäßrige Lösungen eingewirkt werden kann, auf­ weist, wobei die Rohrleitungen mit den Absperr­ ventilen in mehreren vertikal verlaufenden, in horizon­ taler Richtung gestaffelten Ebenen auf dem Tragegestell vor den Behältern der Untereinheiten angeordnet sind, und wobei als Betriebsleitungen zur Zu- und Ableitung der zu be­ handelnden wäßrigen Lösungen dickere Rohrleitungen vorzugs­ weise mit Nennweiten von DN25-DN80 und als Serviceleitungen zur Zu- und Ableitung der Regeneriermittelflüssigkeit und/oder der Spülluft dünnere Rohrleitungen vorzugsweise mit Nennweiten von DN15-DN32 vorgesehen sind.

Eine solche Rohrbatterie ist beispielsweise bekannt aus dem Firmenprospekt "Ionenaustauscher-Kreislaufanlagen" der An­ melderin vom September 1992.

Die zitierte bekannte Ionenaustauscher-Kreislaufanlage ist eine komplexe Recycling-Anlage, aus der das gereinigte Was­ ser wieder in einen industriellen Fertigungsprozeß zurückge­ führt wird, wodurch ungefähr 95% der benötigten Wassermenge eingespart werden kann. Derartige Ionenaustauscher-Kreis­ laufanlagen werden immer dann eingesetzt, wenn schwach bela­ stete Spülwässer anfallen oder die Frischwasserqualität nicht ausreicht. Die bekannte Anlage enthält insgesamt sechs Untereinheiten, nämlich zwei Hydroanthrazitfilter, zwei Kat­ ionenaustauscher und zwei Anionenaustauscher. Die vereinig­ ten Spülwässer aus dem Fertigungsprozeß fließen in ein Sam­ melbecken, von wo sie über einen Vorfilter gepumpt und me­ chanisch vorgereinigt werden. Danach durchlaufen sie die Kationenaustauscher-Säule und anschließend die Anionenaus­ tauscher-Säule, wo jeweils die entsprechenden Ionenaus­ tauschreaktionen stattfinden. Bei Anstieg der Leitfähigkeit des behandelten Wassers, die ständig durch Vergleichsmessung über eine elektronische Schaltung überwacht wird, wird eine Regeneration der entsprechenden Ionenaustauschersäule mit Säure (Kationenaustauscher) oder Lauge (Anionenaustauscher) eingeleitet. Die Hydroanthrazitfilter werden dadurch regene­ riert, daß sie in bestimmten Zeitabständen mit Frischwasser rückgespült werden.

Um eine sortenreine Erfassung der in verschiedenen Abwässern von unterschiedlichen Produktionsprozessen enthaltenen Wert­ stoffe zu ermöglichen und um die Umwelt mit geringeren Rest­ metallgehalten des die Anlage verlassenden Abwassers zu be­ lasten, werden die Abwasserströme insbesondere bei Ferti­ gungsanlagen mit großen Anfallmengen oder teuren Inhalts­ stoffen in einzelne, separat zu behandelnde Teilströme auf­ getrennt. In solchen Wasserbehandlungsanlagen finden noch wesentlich mehr Untereinheiten als in dem oben zitierten Beispiel Verwendung, um die verschiedenen Teilströme mög­ lichst individuell behandeln zu können. Neben der bereits beschriebenen Ionenaustauscher-Kreislaufanlage sind als Un­ tereinheiten in derartigen variablen Großanlagen auch Voll­ entsalzungseinheiten, Ionenaustauschereinheiten zur Entfer­ nung von Störstoffen aus sauren Prozeßlösungen, Ionenaustau­ scher zur Rückgewinnung von Buntmetallen aus sauren oder komplexbildnerhaltigen Vorspülwässern, eine gemeinsame Ab­ wasserneutralisationsstufe sowie eine Selektivaustauscheran­ lage für die Nachreinigung der aus der Abwasserneutralisa­ tionsstufe austretenden Abwässer eingesetzt.

Unter dem Aspekt der Abfallvermeidung und des Umweltschutzes wird bei derartigen komplexen Abwasserbehandlungsanlagen in Zukunft eine immer weitergehende Aufgliederung in differen­ ziertere Teilströme erfolgen. Bei den bekannten Anlagen er­ gibt sich das Erfordernis, einerseits die zu behandelnden Abwasserströme, andererseits die unterschiedlichsten Regene­ riermittelfluide, wie Säuren, Laugen, Spülwasser oder Spül­ luft den jeweiligen Untereinheiten zuzuführen und das behan­ delte Wasser bzw. die verbrauchten Regeneriermittel wieder abzuleiten. Dies geschieht über ein System von Rohrleitungen mit Absperrventilen, wobei das zu behandelnde Wasser und das behandelte Wasser in Betriebsleitungen mit größeren Nennwei­ ten, die Regeneriermittelfluide in Serviceleitungen mit ge­ ringeren Nennweiten transportiert werden. Aus der DE-OS 28 19 231 ist beispielsweise eine Ionentauscheranlage bekannt, bei der Regeneriermittel mittels einer Luftdruck­ einrichtung über ein Luftpolster pneumatisch gefördert wird.

Üblicherweise sind die einzelnen Behälter der Untereinheiten in Reihe nebeneinander angeordnet, wobei jedoch die Breite einer solchen Anlage in der Regel nicht vom Behälterdurch­ messer bestimmt wird, sondern von der Breite der vor den Be­ hältern auf einem Tragegestell montierten Rohrbatterie zur Ver- und Entsorgung der Behälter. Dies geht auch ganz deut­ lich aus der oben zitierten Druckschrift hervor, wo in einer Abbildung der beschriebenen Ionenaustauscher-Kreislaufanlage gezeigt ist, daß zwischen den Behältern jeweils mindestens ein durchschnittlicher Behälterdurchmesser Abstand bleiben muß, weil die vor den Behältern angeordnete Rohrbatterie mit ihren vielen komplizierten Verästelungen und Überkreuzungen entsprechend viel Platz auch in der Breite der Anlage bean­ sprucht.

Obgleich die Rohrleitungen der Rohrbatterie bei bekannten Anlagen bereits in mehreren Ebenen angeordnet sind, besteht oft, insbesondere bei quergestellten Ventilen, ein krasses Mißverhältnis zwischen dem Platzbedarf für die Rohrbatterie, der die Breite der Gesamtanlage ausschließlich bestimmt, und den oftmals relativ geringen Durchmessern der schlanken, hochkant aufgestellten Behälter der Untereinheiten.

Aus der Firmenschrift der Firma Saeco: Wasserfilter Mabeco 01/D/S/9202 ist eine gemeinsame Regenerierstation bekannt, mit der mehrere gleichartige Ionenaustauscher regeneriert werden können, wobei aber keine starre Rohrbatterie vorge­ sehen ist, sondern das Problem von Rohrleitungskreuzungen durch Verwendung flexibler Schläuche umgangen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rohr­ batterie zur Versorgung einer Wasserbehandlungsanlage der eingangs geschilderten Art vorzustellen, die auf möglichst einfache Weise so kompakt gestaltet ist, daß die Breite der Gesamtanlage im wesentlichen vom Durchmesser der Behälter der Untereinheiten und nicht wie bisher vom Platzbedarf für das Tragegestell mit den Rohrleitungen der Rohrbatterie be­ stimmt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Betriebsleitungen mit Ausnahme von senkrecht die Ebenen durchstoßenden Anschlußstücken zu den Behältern ausschließ­ lich überkreuzungsfrei in einer ersten Ebene und die Ser­ viceleitungen mit Ausnahme von senkrecht zu den Ebenen ver­ laufenden Anschlußstücken zu den Betriebsleitungen oder den Behältern sowie kurzen, in der ersten Ebene verlaufenden Verbindungsstücken zu Betriebsleitungen ausschließlich über­ kreuzungsfrei in einer zweiten Ebene angeordnet sind, daß diejenigen Serviceleitungen, durch die Fluide zu den Untereinheiten hintransportiert werden, in eine gemeinsame Versorgungsleitung münden, daß diejenigen Serviceleitungen, durch die Fluide von den Untereinheiten wegtransportiert werden, in eine gemeinsame Entsorgungsleitung münden, und daß die zuflußseitigen Betriebsleitungen in eine gemeinsame Zuführungsleitung für zu behandelnde wäßrige Lösungen und die abflußseitigen Betriebsleitungen in eine gemeinsame Abführungsleitung für behandelte wäßrige Lösungen mündet, wobei auch Betriebsleitungen vorgesehen sein können, die lediglich als Verbindungsleitungen eine Untereinheit mit einer anderen verbinden.

Durch diese Art der Anordnung wird der Platzbedarf für die Rohrbatterie auf überraschend einfache Weise wesentlich ver­ ringert. Dadurch, daß die Serviceleitungen mit ihren gerin­ geren Nennweiten fast ausschließlich in der zweiten Ebene angeordnet sind, ergibt sich als weiterer Vorteil der erfin­ dungsgemäßen Rohrbatterie eine einfachere Installation sowie eine größere Übersichtlichkeit der Einzelfunktionen der mon­ tierten Rohrleitungsteile und Absperrventile. Dadurch, daß in den beiden Ebenen die Rohre überkreuzungsfrei geführt werden, wird der Platzbedarf nicht nur in der Breite der An­ lage, sondern auch in der Tiefe der Anlage entscheidend ver­ ringert, da nur noch zwei Ebenen für die Rohrleitungen vor­ gesehen sind, während bei den vielen Rohrkreuzungen der Rohrbatterie nach dem Stand der Technik die sich kreuzenden Rohrleitungen jeweils aus einer Ebene heraus in andere Ebe­ nen geführt werden müssen, um dann in verschiedenen Ebenen aneinandervorbeigeführt zu werden. Dies führt einerseits zu Anordnungen von drei, vier oder fünf hintereinander gestaf­ felten Ebenen und einem entsprechend größeren Platzbedarf in der Tiefe der Anlage, andererseits aber auch zur Notwendig­ keit der Verwendung einer Vielzahl von teuren Krümmungs­ stücken zur Realisierung der jeweiligen Umgehungen. Dies al­ les wird bei der erfindungsgemäßen Lösung vermieden, so daß die vorgestellte kompakte Rohrbatterie aufgrund von wesent­ lich geringerem Materialverbrauch bei gleichen Funktionen auch viel preiswerter als eine Rohrbatterie nach dem Stand der Technik ist.

Durch die Verwendung einer gemeinsamen Versorgungsleitung anstelle von einer Vielzahl unterschiedlicher Versorgungs­ leitungen für jede Untereinheit wird die erfindungsgemäße Rohrbatterie noch einmal wesentlich kompakter. Der Bedarf an Leitungsrohren nimmt deutlich ab.

Durch die Verwendung einer gemeinsamen Entsorgungsleitung ergeben sich auch für die Entsorgungsseite der erfindungsge­ mäßen Rohrbatterie die gleichen Vorteile, die bereits für die Versorgungsseite mit der gemeinsamen Versorgungsleitung geschildert wurden. Durch eine Kombination beider Maßnahmen entsteht eine Rohrbatterie mit einer gemeinsamen Ver­ sorgungsleitung und einer gemeinsamen Entsorgungsleitung, bei der der Platzbedarf sowie der Bedarf an Rohrleitungs­ material in die Nähe des theoretisch denkbaren Minimums ge­ rückt wird.

Durch die jeweils gemeinsame Zuführungs- und Abführungs­ leitung im Betriebsleitungssystem wird die erfindungsgemäße Rohrbatterie auch in der ersten Ebene wesentlich kompakter.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Rohrbatterie kann aus einer zentralen Regenerierstation mittels einer Förderpumpe die jeweils von einer der Untereinheiten zur Regenerierung benötigte Flüs­ sigkeit (Säure oder Lauge oder Wasser) oder aus einem Druck­ luftanschluß Spülluft in die gemeinsame Versorgungsleitung gefördert werden. Dadurch entfällt eine Vielzahl von Förder­ pumpen für jede bisher bei bekannten Anlagen verwendete Einzel-Regenerierstation für die diversen Untereinheiten so­ wie die zum Betrieb der einzelnen Förderpumpen üblicherweise eingesetzten elektronischen Steuerungseinrichtungen. Abge­ sehen von der größeren Wirtschaftlichkeit einer solchen An­ lage wird auch der Raumbedarf nochmals merklich verringert.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind zumindest eini­ ge der Absperrventile ansteuerbar. Damit kann eine Automati­ sierung der Beschickungsfunktionen der einzelnen Teile der Rohrbatterie erfolgen.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist in der gemeinsamen Versorgungsleitung ein Durchflußwächter vorgesehen. Damit läßt sich über den Durchfluß in der gemeinsamen Versorgungs­ leitung eine Wirkungsüberwachung bezüglich der Beschickung der Rohrbatterie mit Regeneriermittelfluiden durchführen. So kann beispielsweise ein Leerzustand in der Leitung erkannt werden und eine Leermeldung an eine zentrale Steuerungsein­ heit abgegeben werden. Dies ist immer dann erforderlich, wenn in der zentralen Regenerierstation ein Vorratsgefäß für ein zu förderndes Fluid leergepumpt worden ist. Mit Hilfe der Leerzustandsüberwachung können aber auch Stellungsfehler an einem der Absperrventile der Rohrbatterie oder sonstige Störungen im Leitungsweg erkannt und Abhilfe geschaffen wer­ den.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist in der gemeinsamen Versorgungsleitung ein Absperrventil vorgesehen, und auf der der Druckseite der Förderpumpe abgewandten Seite des Ab­ sperrventils mündet eine mit einem weiteren Absperrventil abkoppelbare Druckluftleitung in die gemeinsame Versorgungs­ leitung. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn von der erfindungsgemäßen Rohrbatterie eine Filtriereinheit ver­ sorgt werden soll, die auf diese Weise mit Druckluft aus der zentralen Regenerierstation rückgespült werden kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist in der gemeinsamen Versorgungsleitung ein Absperrventil vorgesehen und auf der der Druckseite der Förderpumpe abgewandten Seite des Ab­ sperrventils mündet in die gemeinsame Versorgungsleitung ei­ ne mit einem weiteren Absperrventil abkoppelbare Fluidlei­ tung, die an ihrem anderen Ende in eine saugseitige Zufüh­ rungsleitung zur Förderpumpe mündet. Dadurch kann mit Hilfe der Förderpumpe auch Fluid aus der gemeinsamen Versorgungs­ leitung abgepumpt werden, was insbesondere beim Absenken des Flüssigkeitsspiegels in einer als Kiesfilter ausgebildeten Untereinheit über die erfindungsgemäße Rohrbatterie von Vor­ teil ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform führt die gemeinsame Entsorgungsleitung in eine zentrale Abführstation.

Besonders bevorzugt ist eine Weiterbildung dieser Ausfüh­ rungsform, bei der in der zentralen Abführstation Abführlei­ tungen vorgesehen sind, die in die gemeinsame Entsorgungs­ leitung mündet, die jeweils gesondert durch eigene Absperr­ ventile von der gemeinsamen Entsorgungsleitung abkoppelbar sind, und durch die saure und alkalische Eluate sowie Vorla­ geflüssigkeiten aus den einzelnen Untereinheiten getrennt abführbar sind. Auf diese Weise können die entsorgten ver­ brauchten Regeneriermittelfluide sortenrein einer getrennten Erfassung und Einzelentsorgung zugeführt werden.

Bei einer besonders einfachen Ausführungsform sind als Un­ tereinheiten mindestens zwei vorzugsweise im Abstrom-Gegen­ stromverfahren betreibbare Kationenaustauschersäulen vorge­ sehen, die über zuflußseitige, mit den Einlaßöffnungen der Kationenaustauschersäulen verbundene Betriebsleitungen ein­ gangsseitig parallel geschaltet sind, und als weitere Unter­ einheiten sind mindestens zwei vorzugsweise im Abstrom-Ge­ genstrom-Verfahren betreibbare Anionenaustauschersäulen vor­ gesehen, die über abflußseitige, mit den Auslaßöffnungen der Anionenaustauschersäulen verbundene Betriebsleitungen aus­ gangsseitig parallel geschaltet sind. Außerdem ist der Aus­ gang der ersten Kationenaustauschersäule über eine Verbin­ dungsleitung mit dem Eingang der ersten Anionenaustauscher­ säule, der Ausgang der zweiten Kationenaustauschersäule mit dem Eingang der zweiten Anionenaustauschersäule usw. über Betriebsleitungsstücke verbunden.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rohrbatterie sind als Untereinheiten mindestens zwei im Pen­ delbetrieb im Abstrom-Gegenstrom-Verfahren betreibbare Fil­ triersäulen, insbesondere Kiesfiltersäulen vorgesehen, die über zuflußseitige, mit ihren jeweils an der Behälterober­ seite vorgesehenen Einlaßöffnungen verbundene Betriebslei­ tungen eingangsseitig und über abflußseitige, mit ihren je­ weils an der Behälterunterseite vorgesehenen Auslaßöffnungen verbundene Betriebsleitungen ausgangsseitig parallel ge­ schaltet sind.

Eine derartige Rohrbatterie kann dahingehend weitergebildet sein, daß die ausgangsseitigen Betriebsleitungen aus den Filtriersäulen in eine Verbindungsleitung münden, die an ih­ rem Ende in die Eingangsseite zweier im Pendelbetrieb be­ treibbarer eingangsseitig und ausgangsseitig parallel ge­ schalteter Kationenaustauschersäulen mündet, und daß an der Ausgangsseite der beiden Kationenaustauschersäulen eine wei­ tere Verbindungsleitung vorgesehen ist, die in die Eingangs­ seite zweier ebenfalls im Pendelbetrieb betreibbarer, ein­ gangsseitig und ausgangsseitig parallel geschalteter Anio­ nenaustauschersäulen mündet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er­ läutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entneh­ menden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Er­ findung einzeln, für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Anwendung finden. Es zeigen:

Fig. 1a ein Schema einer erfindungsgemäßen Rohrbatterie zur Ver- und Entsorgung zweier im Abstrom-Gegen­ strom-Verfahren betriebener hintereinander ge­ schalteter Paare von Kationenaustauschern und An­ ionenaustauschern;

Fig. 1b eine schematische Seitenansicht der erfindungsge­ mäßen Rohrbatterie mit Tragegestell und dem Behäl­ ter einer Untereinheit;

Fig. 2 ein Schema einer erfindungsgemäßen Rohrbatterie zur Ver- und Entsorgung einer Wasserbehandlungsan­ lage mit einem jeweils im Pendelverfahren betreib­ baren Paar von Filtriereinheiten, Kationenaustau­ schereinheiten und Anionenaustauschereinheiten, wobei die drei Paare von Untereinheiten hinterein­ ander geschaltet sind und die Filtriereinheiten im Abstrom-Gegenstrom-Verfahren, die Ionenaustau­ schereinheiten im Aufstrom-Gegenstrom-Verfahren betreibbar sind; und

Fig. 3 ein Funktionsschema einer mit der erfindungsge­ mäßen Rohrbatterie betreibbaren Wasserbehandlungs­ anlage mit einem Kiesfilter, einer gemeinsamen Versorgungsleitung und einer zentralen Regenerier­ station mit Druckluft-Membranpumpe.

In Fig. 1a ist stark schematisiert eine Frontalansicht der Rohrleitungen einer erfindungsgemäßen Rohrbatterie gezeigt, wobei mit durchgezogenen Linien als Betriebsleitungen für die Zu- und Ableitung von zu behandelnder wäßriger Lösung dienende Rohrleitungen mit größeren Nennweiten (vorzugsweise DN 25-DN 80) und mit gestrichelten Linien als Service­ leitungen zur Zu- und Ableitung von Regeneriermittelflüssig­ keit und/oder Spülluft dienende Rohrleitungen mit kleineren Nennweiten (vorzugsweise DN 15-DN 32) dargestellt sind. Die zugehörigen Untereinheiten und deren in Reihe neben­ einander angeordneten Behälter zur Wasserbehandlung sowie ein die Rohrbatterie tragendes Tragegestell sind der Über­ sichtlichkeit halber in Fig. 1a nicht eingezeichnet. Statt dessen sind lediglich die unterhalb der Zeichenebene gedach­ ten Positionen von entsprechenden Untereinheiten, im vorlie­ genden Beispiel ein Paar von Kationenaustauschern KAT1, KAT2 sowie ein Paar von Anionenaustauschern aN1, aN2 angedeutet.

Die Betriebsleitungen liegen sämtlich in einer ersten Ebene parallel zur Zeichenebene, wobei die großen Kreise am Ende von Betriebsleitungsstücken jeweils ein senkrecht die Ebene durchstoßendes Anschlußstück (z. B. ABO, ABU) zu einem der Behälter darstellen.

In einer hinter der ersten Ebene gedachten parallelen zwei­ ten Ebene verlaufen die gestrichelt dargestellten Service­ leitungen. Die kleinen Kreise deuten senkrecht zu den beiden Ebenen verlaufende Anschlußstücke (z. B. ASO, ASU) der Ser­ viceleitungen an, die in gepunktet dargestellte Verbindungs­ stücke mit den Betriebsleitungen in der ersten Ebene münden. Sowohl die Betriebsleitungen als auch die Serviceleitungen sind jeweils für sich überkreuzungsfrei geführt. Kreuzungs­ stellen von Betriebsleitungen mit Serviceleitungen werden dadurch vermieden, daß die Betriebsleitungen im wesentlichen in der ersten, die Serviceleitungen im wesentlichen in der zweiten Ebene angeordnet sind.

Weiterhin sind in Fig. 1a obere Absperrventile VO und untere Absperrventile VU dargestellt, mit denen die entsprechenden Rohrleitungen des Betriebsleitungssystems abgesperrt oder geöffnet werden können. In kleinerer graphischer Darstellung sind auch Absperrventile in den Serviceleitungen angedeutet.

Während der Betriebsphase wird der Wasserbehandlungsanlage durch die Rohrbatterie von Fig. 1a über eine gemeinsame Zu­ führungsleitung B1 die zu behandelnde wäßrige Lösung zuge­ führt. Über obere Ventile VO und obere Anschlußstücke ABO wird diese wäßrige Lösung im gezeigten Beispiel dem Katio­ nenaustauscher KAT1 bzw. dem Kationenaustauscher KAT2 im Pendelbetrieb von oben im Abstrom zugeleitet. Nach Durchlau­ fen der Kationenaustauscherstufe wird das behandelte Wasser am unteren Ende der Kationenaustauschersäulen entnommen und über untere Anschlußstücke ABU sowie Verbindungsleitungen BV1 bzw. BV2 über die jeweiligen oberen Anschlußstücke in die Oberseite zweier ebenfalls im Pendelbetrieb parallel verschalteter Anionenaustauscher-Einheiten aN1 bzw. aN2 übergeleitet. Diese werden ebenfalls im Abstrom von dem zu behandelnden Wasser durchlaufen. Das behandelte Wasser wird schließlich durch die entsprechenden Betriebsleitungsteile am unteren Ende der Anionenaustauschersäulen aN1, aN2 über untere Absperrventile VU einer gemeinsamen Abführungsleitung B2 zugeführt, die das nunmehr vollentsalzte Wasser ableitet.

Zur Regeneration der im Abstrom-Gegenstrom-Verfahren betrie­ benen Ionenaustauscher-Einheiten wird von einer in Fig. 1a nicht näher dargestellten zentralen Regenerierstation über eine gemeinsame Versorgungsleitung S1 die von der jeweiligen Untereinheit KAT1, KAT2, aN1, aN2 benötigte Regeneriermit­ telflüssigkeit von unten her zugeführt. Über senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Anschlußstücke ASU wird die jewei­ lige Regeneriermittelflüssigkeit, im Falle von Kationenaus­ tauschern verdünnte Säure, im Falle von Anionenaustauschern verdünnte Lauge, zu den gepunktet dargestellten Verbindungs­ stücken des Serviceleitungsnetzes in die erste Ebene und von da über Absperrventile in die zu der entsprechenden Ionen­ austauscher-Einheit führende Betriebsleitung transportiert. Die Regeneriermittelflüssigkeit durchläuft nun die entspre­ chenden Ionenaustauschersäulen von unten nach oben, wobei verdrängte Flüssigkeit aus den Ionenaustauschersäulen bzw. verbrauchte Regeneriermittelflüssigkeit aus der Oberseite des jeweiligen Behälters über ein oberes Anschlußstück ABO des Betriebsleitungssystems und ein oberes Ventil VO in das Serviceleitungsnetz eingespeist wird. Von dort aus werden die Flüssigkeiten einer gemeinsamen Entsorgungsleitung S2 zugeführt, die in eine nicht näher dargestellte zentrale Ab­ führstation mündet.

Da bei Regenerierung der Untereinheiten über eine gemeinsame Versorgungsleitung S1 die jeweilige Regeneration immer nur für jede Untereinheit einzeln, bestenfalls für Untereinhei­ ten der gleichen Art gleichzeitig ausgeführt werden kann, ist die in der gemeinsamen Entsorgungsleitung zu einem be­ stimmten Zeitpunkt eingeleitete Flüssigkeit jeweils von gleicher Art, so daß in der zentralen Abführstation die ab­ geführte Flüssigkeit sortenrein abgeführt werden kann. Für saure Eluate ist dies durch die mit HE bezeichnete Service­ leitung, für basische Eluate für die OHE bezeichnete Ser­ viceleitung und für Spülwässer durch die mit "Vorlage" be­ zeichnete Serviceleitung angedeutet.

Nach Abschluß der Regeneration werden die entsprechenden Leitungsteile mit Frischwasser aus der zentralen Regenerier­ station gespült. Anschließend wird in einem Fertigwasch- Schritt Betriebsflüssigkeit aus der Vorlage über die gemein­ same Zuführungsleitung B1 durch die frisch regenerierten Ionenaustauscher geleitet und solange bei geschlossenem unte­ ren Absperrventil VU über die gemeinsame Entsorgungsleitung S2 in die Vorlage abgeführt, bis die in den Ionenaustau­ schersäulen anstehende Regenerationsflüssigkeit vollständig durch Betriebsflüssigkeit verdrängt ist. Erst danach wird auf normalen Betrieb umgeschaltet.

In Fig. 1b ist die erfindungsgemäße Rohrbatterie schematisch von der Seite gezeigt. Die nunmehr senkrecht zur Zeichenebe­ ne verlaufende gemeinsame Zuführungsleitung B1 mündet in ei­ nen nach oben abknickenden, in der ersten Ebene E I verlau­ fenden Betriebsleitungsteil, der seinerseits in ein senk­ recht zur ersten Ebene E I und zur zweiten Ebene E II ver­ laufendes oberes Anschlußstück ABO abknickt, welches von oben in einen schematisch dargestellten Behälter 40 einer Untereinheit mündet. An der Unterseite des Behälters 40 ver­ läßt ein im wesentlichen wiederum senkrecht zu den Ebenen E I und E II verlaufendes unteres Anschlußstück ABU der Be­ triebsleitung den Behälter 40 und mündet über ein von unten nach oben in der ersten Ebene E I verlaufendes Betriebslei­ tungsstück sowie ein unteres Absperrventil VU in die senk­ recht zur Zeichenebene und in der ersten Ebene E I verlau­ fende gemeinsame Abführungsleitung B2. Die dargestellten Be­ triebsleitungsteile sind über die Absperrventile VO und VU jeweils an einem Tragegestell 41 befestigt.

Auf der Rückseite des Tragegestells 41 sind die senkrecht zur Zeichenebene und in der zweiten Ebene E II verlaufende gemeinsame Versorgungsleitung S1 und die gemeinsame Entsor­ gungsleitung S2 angedeutet. Über vertikale Teile des Ser­ viceleitungsnetzes in der zweiten Ebene E II sowie über die Ebenen E II und E I senkrecht durchstoßende Anschlußstücke ASO bzw. ASU sowie in Fig. 1b der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte, in der ersten Ebene E I verlaufende Ver­ bindungsstücke münden die Serviceleitungen in das Betriebs­ leitungsnetz. Die in Fig. 1a angedeuteten Absperrventile im Serviceleitungsnetz sind in Fig. 1b ebenfalls nicht darge­ stellt.

Fig. 2 zeigt wiederum stark schematisiert eine weitere Mög­ lichkeit der Anordnung einer erfindungsgemäßen Rohrbatterie. In dem hier gezeigten Beispiel ist den beiden im Pendelbe­ trieb im Aufstrom-Gegenstrom-Verfahren betreibbaren Paaren von Kationenaustauscher-Einheiten KAT1, KAT2 und Anionenaus­ tauscher-Einheiten aN1, aN2 ein ebenfalls im Pendelbetrieb sowie im Abstrom-Gegenstrom-Verfahren betreibbares Paar von Kiesfiltern KIF1, KIF2 vorgeschaltet. Das über die gemeinsa­ me Zuführungsleitung B1 zugeführte, zu behandelnde Wasser durchläuft im Abstrom eine der beiden Kiesfiltereinheiten KIF1, KIF2 und wird über eine Verbindungsleitung BV3 dem Paar von Kationenaustauschern KAT1, KAT2 von unten im Auf­ strom zugeführt. Nach Durchlaufen der Kationenaustauscher KAT1, KAT2 wird das behandelte Wasser über eine weitere Ver­ bindungsleitung BV4 den Anionenaustauschereinheiten aN1, aN2 im Aufstrom zugeführt, und schließlich über eine gemeinsame Abführungsleitung B2 abgeführt.

Die Kationenaustauscher KAT1 und KAT2 könnten bei entspre­ chender Verschaltung der Betriebsleitungen statt in der ein­ fachen "Straßenschaltung" alternativ auch in einer Reihen­ wechselschaltung betrieben werden. Dies hätte den Vorteil, daß die beiden Kationenaustauscher KAT1, KAT2 jeweils hin­ tereinander statt parallel betrieben werden könnten. Da die stark sauren Kationenaustauscher-Harze eine relativ geringe Affinität zu den allenthalben in Abwässern vorkommenden Na­ triumionen haben, tritt bei einer Parallelschaltung von Kat­ ionenaustauschern bereits bei ca. 80% der theoretisch mög­ lichen Beladung des Harzes ein merklicher Natrium-Schlupf auf. Weil die nachfolgenden Anionenaustauscher das im Abwas­ ser verbleibende Natrium ebenfalls nicht ausfiltern, sondern in Form von Natronlauge ins Abwasser gelangen lassen, werden die vorgeschalteten Kationenaustauscher oftmals in der auf­ wendigeren Reihenwechselschaltung hintereinander betrieben, um einen Natrium-Schlupf sicher zu verhindern. Bei dieser in der Zeichnung nicht dargestellten Reihenwechselschaltung müßte allerdings zumindest eine Überkreuzung von Betriebs­ leitungen in Kauf genommen werden, die mindestens einen Ebe­ nensprung der entsprechenden Betriebsleitungsverbindungs­ stücke zwischen den beiden Kationenaustauschern KAT1, KAT2 von der ersten Ebene E I in die zweite Ebene E II erforder­ lich macht. Abgesehen von dieser einen Überkreuzungsstelle würde eine solche Rohrbatterie aber im übrigen ebenfalls sämtliche Vorteile der erfindungsgemäßen kompakten Rohrbat­ terie aufweisen.

Die beiden Paare von Ionenaustauschereinheiten könnten al­ lerdings auch im Abstrom-Gegenstrom-Verfahren betrieben wer­ den, wobei die beiden Anionenaustauscher-Einheiten aN1, aN2 jeweils im Pendel-Einzelbetrieb verschaltet wären, so daß jeweils wahlweise nur eine der beiden Ionenaustauscherein­ heiten im Betrieb wäre, während die andere sich in der Rege­ nerationsphase befände. Diese Variante entspräche der in Fig. 1a gezeigten Rohrleitungskonfiguration.

Bei dem von den Kiesfiltern KIF1, KIF2 abgehenden Service­ leitungsteil ist in Fig. 2 ein Stück Klarsichtrohr 39 vorge­ sehen, mit welchem das die Kiesfilter verlassende Rückspül­ wasser optisch auf seinen Gehalt an ausgeschwemmten Schmutz­ partikeln untersucht werden kann.

In Fig. 3 schließlich ist schematisch die Funktion einer zentralen Regenerierstation 1 dargestellt, die über eine ge­ meinsame Versorgungsleitung S1 und über ein Absperrventil 13 an den Behälter 30 einer Untereinheit, im gezeigten Beispiel ein Kiesfilter mit einer auf einem unteren Düsenboden 32 an­ geordneten Filterkiesschicht 31, im Aufstrom Regenerierfluid liefern kann. Außer dem dargestellten Kiesfilter werden von der zentralen Regenerierstation 1 in der Regel auch noch viele andere Untereinheiten über die gemeinsame Versorgungs­ leitung 51 mit Regeneriermittelflüssigkeiten bzw. Fluiden versorgt. Aus Vorlagebehältern, vorzugsweise aber direkt aus handelsüblichen Chemikalien-Gebinden 4, 5, 6 saugt eine För­ derpumpe, vorzugsweise eine Druckluft-Membranpumpe 2 über die entsprechenden ansteuerbaren Absperrventile 14, 15, 16 die jeweils benötigte konzentrierte Regeneriermittelflüssig­ keit in eine saugseitige Zuführungsleitung 26 und transpor­ tiert sie über einen Durchflußwächter 7 und durch die ge­ meinsame Versorgungsleitung S1.

Falls beispielsweise eine Regeneration mit verdünnter Säure erfolgen soll, wird von der Druckluft-Membranpumpe 2 mehr­ fach alternierend konzentrierte Säure und Wasser aus dem entsprechenden Chemikalien-Gebinde 4, 5 oder 6 in die ge­ meinsame Versorgungsleitung S1 gepumpt. Eine Vermischung auf Anwendungskonzentration findet bereits auf dem Zuleitungsweg zu der zu regenerierenden Untereinheit statt, spätestens je­ doch im Eingangsbereich der Untereinheit, im gezeigten Bei­ spiel in einem Totvolumen 35 unterhalb des Düsenbodens 32.

Vor einem Durchblasen des Kiesfilters 30 im Aufstrom mit Druckluft aus einem Druckluftanschluß 24, der über ein Ab­ sperrventil 23 in die gemeinsame Versorgungsleitung S1 mün­ det, ist es besonders günstig, wenn zunächst die im Kiesfil­ ter 30 befindliche Füllflüssigkeit auf eine Füllhöhe 34, die mit der Obergrenze der Filterkiesschicht 31 zusammenfallen sollte, abgesenkt wird. Dies geschieht dadurch, daß das Ab­ sperrventil 10 geschlossen und die Absperrventile 13, 11 und 12 geöffnet werden. Dadurch kann mit der Druckluft-Membran­ pumpe 2 eine definierte Menge an Flüssigkeit aus dem Kies­ filter 30 über die gemeinsame Versorgungsleitung S1, eine Fluidleitung 25, die saugseitige Zuführungsleitung 26 und eine Zuführungsleitung zu einem Vorlagebehälter 28 abgepumpt werden.

Die definierte Absenkung der Füllhöhe 34 durch die Druck­ luft-Membranpumpe 2 geschieht hubzahlgesteuert, indem in ei­ ner mit der Druckluft-Membranpumpe 2 verbundenen Zählein­ richtung 8 zur Hubzählung ein vorzugsweise elektronisches Zählwerk die aktuelle Hubzahl der Pumpe mitzählt und bei ei­ nem abgespeicherten, diskreten Hubwert ein Signal an eine Steuereinrichtung 9 weitergibt. Die Steuereinrichtung 9 schließt dann die Absperrventile 13, 11 und 12 und öffnet das Ventil 23, damit Druckluft aus der Leitung 24 über die gemeinsame Versorgungsleitung 51 von unten durch das Kies­ filter 30 geblasen werden kann.

Die Druckluft löst die an der Oberfläche der Filterkiesteil­ chen haftenden Schmutzpartikel und treibt sie zumindest zum Teil an die Oberfläche der Filterkiesschicht 31 und darüber hinaus. Anschließend wird über die Steuereinrichtung 9 das Ventil 23 wieder geschlossen, das Absperrventil 10 geöffnet und mit Hilfe der Druckluft-Membranpumpe 2 Spülwasser im Aufstrom durch das Kiesfilter 30 bei geschlossenem Absperr­ ventil 18 und geöffnetem Absperrventil 19 gepumpt. Sobald der Rückspülvorgang beendet ist, wird das Ventil 19 ge­ schlossen und über das nunmehr geöffnete Absperrventil 18 mit Hilfe einer Pumpe 20 aus dem Behälter 28 die bei der Ab­ senkung des Füllstands abgepumpte Flüssigkeitsmenge dem nun­ mehr gereinigten Kiesfilter 30 im Abstrom wieder zugeführt.

Um die Druckluft-Membranpumpe 2 mit verschiedenen Geschwin­ digkeiten betreiben zu können, sind mindestens zwei Druck­ luftleitungen vorgesehen, die Luft von unterschiedlichem Druck führen. Jede der Druckluftleitungen ist mit einem vor­ zugsweise ansteuerbaren Druckluftventil 21, 22 gesondert in eine gemeinsame Luftzufuhrleitung zur Druckluft-Membranpumpe 2 zuschaltbar.

Ein wesentlicher Vorteil des Einsatzes der oben geschilder­ ten zentralen Regenerierstation 1 zusammen mit der erfin­ dungsgemäßen Rohrbatterie besteht darin, daß die gesamte Wasserbehandlungsanlage und insbesondere auch der zu den Un­ tereinheiten hinführende Teil des Serviceleitungsnetzes we­ sentlich kompakter aufgebaut werden kann. Die Vorteile einer zentralen Regenerierstation 1 treten besonders deutlich bei Verwendung einer Druckluft-Membranpumpe 2 als Förderpumpe zutage.

Da durch die gemeinsame Versorgungsleitung S1 völlig unter­ schiedliche Chemikalien je nach dem Bedarf der jeweils mit Regeneriermittel zu versorgenden Untereinheit geleitet wer­ den, empfiehlt es sich dringend, daß nach jeder Versorgung einer Untereinheit mit Regeneriermittel aus der zentralen Regenerierstation 1 als letzter Förderschritt eine Spülung der gemeinsamen Versorgungsleitung S1 mit Wasser erfolgt. Um eine Spülung sämtlicher Rohrleitungsteile mit Wasser zu ge­ währleisten, ist der Anschluß des Wasserbehälters 6 in Fig. 3 am äußersten Ende der saugseitigen Zuführungsleitung 26 nach den Anschlüssen aller anderen in der Regenerierstation 1 vorgesehenen Chemikalienbehälter 4, 5 angeordnet.

Claims (11)

1. Rohrbatterie mit einem Tragegestell, Rohrleitungen und Absperrventilen zur Versorgung einer Wasserbehandlungs­ anlage mit den zu behandelnden wäßrigen Lösungen und/oder mit Regeneriermittelflüssigkeiten wie Säure oder Lauge und/oder mit Spülluft, wobei die Wasserbehandlungsanlage mehrere Untereinheiten, nämlich Ionenaustauscher oder Filtriereinheiten, mit in Reihe nebeneinander angeordneten Behältern, in denen auf un­ terschiedliche chemische und/oder physikalische Art auf zu behandelnde wäßrige Lösungen eingewirkt werden kann, aufweist, wobei die Rohr­ leitungen mit den Absperrventilen in mehreren ver­ tikal verlaufenden, in horizontaler Richtung gestaffel­ ten Ebenen auf dem Tragegestell vor den Behältern der Untereinheiten angeordnet sind, und wobei als Betriebs­ leitungen zur Zu- und Ableitung der zu behandeln­ den wäßrigen Lösungen dickere Rohrleitungen vorzugs­ weise mit Nennweiten von DN25-DN80 und als Servicelei­ tungen zur Zu- und Ableitung der Regeneriermittel­ flüssigkeit und/oder der Spülluft dünnere Rohrleitungen vorzugsweise mit Nennweiten von DN15-DN32 vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsleitungen mit Ausnahme von senkrecht die Ebenen (E I, E II) durchstoßenden Anschlußstücken (ABO, ABU) zu den Behältern (30, 40) ausschließlich überkreuzungsfrei in einer ersten Ebene (E I) und die Serviceleitungen mit Ausnahme von senkrecht zu den Ebe­ nen verlaufenden Anschlußstücken (ASO, ASU) zu den Be­ triebsleitungen oder den Behältern (30, 40) sowie kur­ zen, in der ersten Ebene (E I) verlaufenden Verbin­ dungsstücken zu Betriebsleitungen ausschließlich über­ kreuzungsfrei in einer zweiten Ebene (E II) angeordnet sind, daß diejenigen Serviceleitungen, durch die Fluide zu den Untereinheiten hintransportiert werden, in eine gemeinsame Versorgungsleitung (S1) münden, und daß diejenigen Serviceleitungen, durch die Fluide von den Untereinheiten wegtransportiert werden, in eine gemeinsame Entsorgungsleitung (S2) münden, und daß die zuflußseitigen Betriebsleitungen in eine gemeinsame Zuführungsleitung (B1) für zu behandelnde wäßrige Lösungen und die abflußseitigen Betriebsleitungen in eine gemeinsame Abführungsleitung (B2) für behandelte wäßrige Lösungen münden, wobei auch Betriebsleitungen vorgesehen sein können, die lediglich als Verbindungsleitungen (BV1 bis BV4) eine Untereinheit mit einer anderen verbinden.

2. Rohrbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die gemeinsame Versorgungsleitung (S1) aus einer zentralen Regenerierstation (1) mittels einer Förder­ pumpe (2) die jeweils von einer der Untereinheiten zur Regenerierung benötigte Flüssigkeit (Säure oder Lauge oder Wasser) oder aus einer Druckluftleitung (24) Spül­ luft gefördert werden kann.

3. Rohrbatterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest einige der Absperrventile (10 bis 19, VO, VU) ansteuerbar sind.

4. Rohrbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der gemeinsamen Ver­ sorgungsleitung (S1) ein Durchflußwächter (7) vorge­ sehen ist.

5. Rohrbatterie nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der gemeinsamen Versorgungslei­ tung (S1) ein Absperrventil (10) vorgesehen ist, und daß auf der der Druckseite der Förderpumpe (2) abge­ wandten Seite des Absperrventils (10) die mit einem weiteren Absperrventil (23) abkoppelbare Druckluftlei­ tung (24) in die gemeinsame Versorgungsleitung (S1) mündet.

6. Rohrbatterie nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der gemeinsamen Versorgungslei­ tung (S1) ein Absperrventil (10) vorgesehen ist, und daß auf der der Druckseite der Förderpumpe (2) abge­ wandten Seite des Absperrventils (10) eine mit einem weiteren Absperrventil (11) abkoppelbare Fluidleitung (25), die an ihrem anderen Ende in eine saugseitige Zu­ führungsleitung (26) zur Förderpumpe (2) mündet, in die gemeinsame Versorgungsleitung (S1) mündet.

7. Rohrbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Entsorgungs­ leitung (S2) in eine zentrale Abführstation führt.

8. Rohrbatterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der zentralen Abführstation Abführleitungen vor­ gesehen sind, die in die gemeinsame Entsorgungsleitung (S2) münden, die jeweils gesondert durch eigene Ab­ sperrventile von der gemeinsamen Entsorgungsleitung (S2) abkoppelbar sind, und durch die saure (HE) und al­ kalische Eluate (OHE) sowie Vorlageflüssigkeiten aus den Untereinheiten getrennt abführbar sind.

9. Rohrbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Untereinheiten minde­ stens zwei vorzugsweise im Abstrom-Gegenstrom-Verfahren betreibbare Kationenaustauschersäulen (KAT1, KAT2) vor­ gesehen sind, die über zuflußseitige, mit den Ein­ laßöffnungen der Kationenaustauschersäulen verbundene Betriebsleitungen eingangsseitig parallel geschaltet sind, daß als weitere Untereinheiten mindestens zwei vorzugsweise im Abstrom-Gegenstrom-Verfahren betreibbare Anionenaustauschersäulen (aN1, aN2) vorgesehen sind, die über abflußseitige, mit den Auslaßöffnungen der Anionenaustauschersäulen verbundene Betriebsleitungen ausgangsseitig parallel geschaltet sind, und daß der Ausgang der ersten Kationenaustauschersäule (KAT1) über eine Verbindungsleitung (BV1) mit dem Eingang der ersten Anionenaustauschersäule (aN1), der Ausgang der zweiten Kationenaustauschersäule (KAT2) mit dem Eingang der zweiten Anionenaustauschersäule (aN2) usw. ver­ bunden ist.

10. Rohrbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Untereinheiten mindestens zwei im Pendelbetrieb im Abstrom-Gegenstrom-Verfahren be­ treibbare Filtriersäulen, insbesondere Kiesfiltersäulen (KIF1, KIF2) vorgesehen sind, die über zuflußseitige, mit ihren jeweils an der Behälteroberseite vorgesehenen Einlaßöffnungen verbundene Betriebsleitungen eingangs­ seitig und über abflußseitige, mit ihren jeweils an der Behälterunterseite vorgesehenen Auslaßöffnungen ver­ bundene Betriebsleitungen ausgangsseitig parallel ge­ schaltet sind.

11. Rohrbatterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgangsseitigen Betriebsleitungen aus den Fil­ triersäulen (KIF1, KIF2) in eine Verbindungsleitung (BV3) münden, die an ihrem Ende in die Eingangsseite zweier im Pendelbetrieb betreibbarer, eingangsseitig und ausgangsseitig parallel geschalteter Kationenaus­ tauschersäulen (KAT1, KAT2) mündet, und daß an der Aus­ gangsseite der beiden Kationenaustauschersäulen eine weitere Verbindungsleitung (BV4) vorgesehen ist, die in die Eingangsseite zweier ebenfalls im Pendelbetrieb betreibbarer, eingangsseitig und ausgangsseitig paral­ lel geschalteter Anionenaustauschersäulen (aN1, aN2) mündet.