DE4312580C1 - Klein-Wasseraufbereitungsanlage auf Ionenaustauscherbasis mit Möglichkeit zur Regeneration und thermischer Desinfektion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klein-Wasseraufbereitungsanlage zur Herstellung von Trink- und Kochwasser mit mindestens ei­ nem harzgefüllten Ionenaustauscherbehälter, der ein Fas­ sungsvermögen zwischen 100 ml und 1000 ml aufweist und mit dem jeweils ca. 10 l bis 100 l Produktwasser mit einer Fül­ lung regenerierten Harzes hergestellt werden können, wobei der Ionenaustauscherbehälter oben und unten wasserdurchläs­ sige Siebböden oder im oberen und/oder unteren Bereich sei­ ner Seitenwände vorgesehene Perforationen sowie einen freien Wasser-Zu- und Ablauf aufweist, und wobei der Wasserzulauf zum Ionenaustauscherbehälter druckfrei ist und eine Wasser­ strömung durch den Ionenaustauscherbehälter nur aufgrund der Schwerkraft zustande kommt.

Derartige Klein-Wasseraufbereitungsanlagen sind beispiels­ weise aus DE 88 10 413.3 U1, DE 91 13 512.5 U1, DE 39 36 611 A1, EP 0 155 645 B1, DE 34 09 828 C2 oder DE 91 05 220.3 U1 bekannt. In den drei erstgenannten Druckschriften werden wasserdurchlässige Siebböden im Ionenaustauscher verwendet, während in den drei letztgenannten Druckschriften im oberen und/oder unteren Bereich der Seitenwände des Ionenaus­ tauscherbehälters vorgesehene Perforationen offenbart sind.

Weiter sind aus EP 0 324 634 A2 und aus DE 40 24 289 A1 Wasseraufbereitungsgeräte der eingangs beschriebenen Art bekannt, die insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit einer Tee- oder Kaffeebrühmaschine geeignet sind. Schließ­ lich ist in DE 40 35 563 A1 ein Wasseraufbereitungsgerät und ein Verfahren zum Aufbereiten von Wasser bekannt, bei dem die Wasserströmung durch den Ionenaustauscherbehälter nicht druckfrei, sondern mit Wasserleitungsdruck erzeugt wird, wo­ bei allerdings die Behandlung des Ionenaustauschers mit ei­ ner Regenerierflüssigkeit in der eingangs beschriebenen Art erfolgt.

Zur Verbesserung des Trinkwassers, insbesondere zur Entfer­ nung der Kalzium- und Magnesiumionen bzw. von Nitrationen werden im Haushaltsbereich sogenannte Wasserreinigungsgeräte verwendet. Diese enthalten als wirksame Komponente in der Regel Kleinstfilter mit Ionenaustauschermaterial zum Aus­ tausch der oben genannten, unerwünschten Ionen gegen z. B. H⁺-, OH⁻-, Na⁺- oder Cl-Ionen. Das Ionenaustauscherma­ terial befindet sich üblicherweise in Vorrichtungen, die ei­ nen Zulauf für das zu behandelnde Wasser sowie am entgegen­ gesetzten Ende der Vorrichtung einen Ablauf für das behan­ delte Wasser haben. Da das Wasser derartige Wasserreini­ gungsgeräte in der Regel durch die Schwerkraft getrieben durchströmt, befindet sich der Zulauf zumeist am oberen Vor­ richtungsende und der Ablauf am unteren Vorrichtungsende. Zu- und Ablauf sind in der Regel als Siebböden o. ä. ausge­ führt, die das Ionenaustauschermaterial in der Vorrichtung halten, jedoch für Wasser durchlässig sind.

Die in der Vorrichtung enthaltene Menge an Ionenaustauscher­ material reicht je nach Rohwasserqualität bzw. Produktwas­ seranforderung für die Herstellung von ca. 10-100 l Pro­ duktwasser. Danach muß die Vorrichtung mit dem erschöpften Ionenaustauschermaterial weggeworfen bzw. zum Hersteller zwecks Recycling des Ionenaustauschermaterials zurückge­ schickt werden.

Zum Betrieb, d. h. zur Herstellung von derartig behandeltem Wasser wird die Vorrichtung in ein Vorratsgefäß für das zu behandelnde Wasser gesteckt bzw. stellt dessen Boden dar, so daß dieses zu behandelnde Wasser schwerkraftgetrieben durch die Vorrichtung fließt und das behandelte Wasser in ein da­ für bereitgestelltes Auffanggefäß tropft (siehe z. B. DE 34 09 828 C2, EP 0 155 645 B1, DE 88 10 413 U1, DE 39 36 611 Al, DE 91 05 220 U1). Diese Gesamtanordnung stellt das oben genannte Wasserreinigungsgerät dar.

Derartige Wasserreinigungsgeräte haben drei wesentliche Nachteile. Zum einen darf das zu behandelnde Wasser wegen der aus hygienischen Gründen verwendeten geringen Menge an Ionenaustauschermaterial nur sehr langsam durch die Vorrich­ tung fließen, damit das Wasser in der Vorrichtung eine genü­ gend große Verweilzeit hat und ausreichend gut behandelt wird. So ergibt sich eine Herstellungsgeschwindigkeit für das behandelte Wasser von nur wenigen Litern je Stunde. Zum zweiten fällt die erschöpfte Vorrichtung als Müll an bzw. muß aufwendig über den Einzelhandel wieder eingesammelt und an den Hersteller zur Regeneration zurückgeschickt werden. Der dritte Nachteil liegt in der oben bereits erwähnten Hy­ giene. Aus Komfortgründen sollte die Filtervorrichtung eine gewisse Standzeit haben, damit sie mehrere Tage lang z. B. das Trink- und Kochwasser im Haushalt behandeln kann und nicht ständig erneuert werden muß. Entsprechend der DIN 19636 müssen Ionenaustauscheranlagen für den Hauswasserbe­ reich jedoch aus hygienischen Gründen alle 4 Tage zwangsre­ generiert und dabei z. B. mit elektrolytisch aus dem Re­ generiermittel NaCl hergestelltem Chlor desinfiziert werden.

Herkömmliche Wasserreinigungsgeräte der oben beschriebenen Art mit Vorrichtungen zum Ionenaustausch stehen jedoch häu­ fig mehrere Wochen in der beheizten Küche, bis sie z. B. in einem kleineren Haushalt erschöpft sind (Beispiel: Eine Vor­ richtung mit 109 l Kapazität reicht bei einem Zweipersonen­ haushalt mit einem Tagesbedarf von 5 l Wasser für Koch- und Trinkzwecke ca. 20 Tage).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Klein- Wasseraufbereitungsanlage der oben dargestellten Art sowie ein Verfahren zu ihrem Betrieb vorzustellen, die die oben geschilderten Nachteile des Standes der Technik überwindet, insbesondere einen schnelleren Durchlauf des zu behandelnden Wassers erlaubt und ohne großen Aufwand regenerierbar und desinfizierbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Regenerierstation mit einem Zulauf für Regeneriermittelflüs­ sigkeit zum Oberteil des Ionenaustauscherbehälters und einem Ablauf für verbrauchtes Regeneriermittel aus dem Bodenteil des Ionenaustauscherbehälters sowie mit einer Heißwasserzu­ führung zum Ionenaustauscherbehälter für heißes Wasser zwi­ schen 50°C und 110°C, insbesondere zwischen 80°C und 110°C vorgesehen ist, wobei die Heißwasserzuführung mit dem Zulauf für Regeneriermittelflüssigkeit identisch ist.

Durch die Regeneriermöglichkeit kann eine größere Menge an Ionenaustauschermaterial verwendet werden, so daß auch ein schnellerer Durchlauf des zu behandelnden Wassers möglich ist. Aufgrund der Heißwasserzuführung besteht jederzeit die Möglichkeit einer thermischen Desinfektion des Ionenaus­ tauschermaterials durch Erhitzen desselben zur Verhinderung von Keimwachstum.

Eine thermische Desinfektion insbesondere mit heißem Wasser ist per se zwar schon lange bekannt, insbesondere auch im Zusammenhang mit der Desinfektion von Ionenaustauscherharz aus einer Diplomarbeit von Frau L.C. Rude am Engler-Bunte- Institut, Abt. Wasserchemie an der Universität Karlsruhe (1987). In dieser Arbeit wird lediglich das Erhitzen einer Harzbettsäule während der Regeneration von professionellen Parallel-Wasserenthärtungsanlagen untersucht, jedoch handel­ te es sich dabei um einen von den oben beschriebenen Klein- Wasseraufbereitungsanlagen völlig unterschiedlichen Anlagen­ typ mit Druckwasserbetrieb und Nenn-Durchflußleistungen von mehr als 2 m³/h. Derartige Wasserenthärtungsanlagen sind schon wegen ihrer Größe, wegen ihres Preises, ihres techni­ schen Aufwands und insbesondere der Druckwassereinleitung mit den oben beschriebenen Klein-Wasseraufbereitungsanlagen nicht vergleichbar.

Vorzugsweise enthält die Regenerierstation eine Einrichtung zum Erhitzen der Regeneriermittelflüssigkeit auf ca. 50°C bis 110°C. Dadurch kann gleichzeitig mit der Regeneration auch die thermische Desinfektion des Ionenaustauscher­ materials und des entsprechenden Behälters durchgeführt wer­ den.

Vorzugsweise weist die Regenerierstation eine Steuerungsvor­ richtung zum automatischen Zuführen von Regeneriermittel­ flüssigkeit und Heißwasser in den Ionenaustauscherbehälter auf, so daß der Regenerationsvorgang voll- oder zumindest halbautomatisch durchgeführt werden kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mehrere übereinander stapelbare Ionenaustauscherbehälter vorgesehen, so daß die Wasseraufbereitungsanlage auch bei Austausch un­ terschiedlicher Ionensorten (Anionen und Kationen) relativ kompakt gehalten werden kann.

Um Verunreinigungen aus den Behältern fernzuhalten, weist bei einer Ausführungsform der oberste Ionenaustauscherbehäl­ ter einen perforierten Deckel auf, durch welchen das zu be­ handelnde Wasser oder aber Regeneriermittelflüssigkeit in den Ionenaustauscherbehälter eingeleitet werden kann.

Bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage ist min­ destens ein Ionenaustauscherbehälter mit Anionenaustauscher­ harz befüllt. Bei anderen Ausführungsformen ist mindestens ein Ionenaustauscherbehälter mit Kationenaustauscherharz be­ füllt. Falls sowohl Anionenaustauscherharz als auch Katio­ nenaustauscherharz vorhanden ist, müssen diese Harze in zwei separaten Behältereinheiten untergebracht sein.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der min­ destens ein Ionenaustauscherbehälter hinsichtlich seiner Ober- und Unterseite symmetrisch aufgebaut ist und daher so­ wohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom regeneriert wer­ den kann. Insbesondere bei der Gegenstromregeneration wird dann der Ionenaustauscherbehälter einfach um 180° gegenüber seiner Betriebslage um eine horizontale Achse gedreht in die Regenerierstation eingesetzt.

Als Ablauf kann bei einer Ausführungsform in der Regenerierstation ein unterhalb des untersten zu re­ generierenden Ionenaustauscherbehälters angeordnetes Sammel­ gefäß für verbrauchtes Regeneriermittel vorgesehen sein. Diese Ausführungsform ist vor allem für den halbautoma­ tischen Betrieb vorgesehen, bei dem frisches Regeneriermit­ tel von Hand eingefüllt und verbrauchtes Regeneriermittel von Hand entfernt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform kann über dem obersten Ionenaustauscherbehälter in der Wasseraufbereitungsanlage ein Einlaufgefäß angeordnet sein, welches vorzugsweise zum Schutz gegen Verschmutzung mit einem Deckel abdeckbar ist. In dieses Einlaufgefäß kann einerseits frische Regenerier­ mittelflüssigkeit, andererseits aber auch zu behandelndes Wasser eingegossen werden. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination dieser Ausführungsform mit der zuvor genannten.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Regenerierstation eine handelsübliche Haushaltskaffee­ maschine, deren Kaffeefilterhalter durch einen zu regenerie­ renden Ionenaustauscherbehälter ersetzt ist. Dadurch wird die Anschaffung einer gesonderten Regenerierstation mit Mög­ lichkeit zur Heißwasserbereitung oder zum Erhitzen der Re­ generiermittelflüssigkeit eingespart. Außerdem entfällt durch die alternative Verwendung einer bereits vorhandenen Kaffeemaschine als Regenerierstation der Platzbedarf für ein weiteres Gerät. Hinzu kommt, daß der Benutzer oder die Be­ nutzerin mit der Bedienung der Haushaltskaffeemaschine be­ reits vertraut ist und nicht die sachgerechte Handhabung ei­ nes weiteren Gerätes erlernen muß.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgese­ hen, daß mindestens ein Ionenaustauscherbehälter eine zumin­ dest annähernd zylindrische Behälterwand sowie zwei vertikal beabstandete Siebböden aufweist, zwischen denen Ionenaustau­ scherharz angeordnet ist, daß der Ionenaustauscherbehälter an seiner Oberseite einen Verteilerboden aufweist, und daß zu behandelndes Wasser durch den oberen Siebboden in das Io­ nenaustauscherharz strömen und dieses durch den unteren Siebboden wieder verlassen kann, wobei es auf einen Behäl­ terboden trifft, radial nach innen und dort in einem äußeren Innenrohr nach oben bis zu einer von einem inneren Innenrohr gebildeten Überlaufkante strömt, welche oberhalb des unteren Siebbodens und unterhalb des oberen Siebbodens, vorzugsweise oberhalb des untersten Drittels der axialen Erstreckung des Ionenaustauscherharzes angeordnet ist, von wo das Wasser durch das innere Innenrohr nach unten fließen und den Ionen­ austauscherbehälter durch eine Bodenöffnung in behandeltem Zustand verlassen kann.

Durch diese Anordnung wird sichergestellt, daß immer eine bestimmte Menge an Flüssigkeit im Ionenaustauscherbehälter verbleibt. Ein Austrocknen des Ionenaustauscherharzes kann auf diese Weise vermieden werden.

In den Rahmen der Erfindung fällt auch ein Verfahren zum Be­ trieb einer Klein-Wasseraufbereitungsanlage der oben ge­ schilderten Art, bei dem beim Regenerieren des Ionenaus­ tauscherharzes bei mindestens einem Regenerationsschritt heiße Flüssigkeit mit einer Temperatur zwischen 50°C und 110°C, vorzugsweise zwischen 80°C und 100°C durch das Ionen­ austauscherharz geleitet wird, um eine thermische Desin­ fektion des Ionenaustauschermaterials zu erreichen.

Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird heiße Regeneriermittellösung durch das Ionenaustauscherharz geleitet. Bei einer weiteren Variante wird in einem Spül­ schritt heißes Wasser zum Auswaschen von Regeneriermittel­ resten durch das Ionenaustauscherharz geleitet. Besonders bevorzugt ist eine Kombination dieser beiden Verfahrens­ varianten, so daß nach einer Erwärmung des Ionenaustauscher­ materials beim Einleiten der heißen Regeneriermittellösung im ersten Verfahrensschritt die Temperatur des Harzes durch das Einleiten von heißem Spülwasser im zweiten Verfahrens­ schritt noch weiter erhöht wird, wodurch das Ionenaus­ tauschermaterial über einen längeren Zeitraum auf einem keimtötenden Temperaturniveau gehalten wird.

Bei einer einfachen Verfahrensvariante wird die heiße Re­ generiermittellösung bzw. das heiße Nachspülwasser außerhalb der Regenerierstation, beispielsweise auf einem Herd, in ei­ nem Teewasserkessel bereitet und anschließend von oben in den oder die Ionenaustauscherbehälter gegossen.

Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante unter Verwendung einer Haushaltskaffeemaschine ist vorgesehen, daß Re­ generiermittel abgemessen und in eine Kaffeekanne gegeben wird, die Kaffeekanne daran anschließend bis zu einer vor­ gegebenen Markierung mit Leitungswasser gefüllt wird, wobei sich das Regeneriermittel unter Bildung einer Regenerier­ mittellösung zumindest weitgehend auflöst und diese Re­ generiermittellösung in einen Vorratsbehälter der Kaffee­ maschine eingefüllt wird und nach Betätigen eines Schalters der Kaffeemaschine erhitzt und in den oberen Zulauf des zu regenerierenden Ionenaustauscherbehälters transportiert wird, das verbrauchte Regeneriermittel den Ionenaustauscher­ behälter an seinem unteren Ende wieder verläßt und in der Kaffeekanne aufgefangen wird, welche nach beendetem Durch­ lauf der Regeneriermittellösung durch das Ionenaustauscher­ material entleert, ausgespült und mit Leitungswasser befüllt wird, welches wiederum in den Vorratsbehälter der Kaffee­ maschine eingefüllt wird und in einem zweiten Durchlauf als heißes Nachwaschwasser den Ionenaustauscherbehälter von Re­ generiermittelresten befreit und weiter aufheizt bzw. die durch die Regeneration erreichte hohe Temperatur im Ionen­ austauschermaterial über einen längeren Zeitraum aufrecht erhält.

Alternativ dazu kann bei einer weiteren Verfahrensvariante die Regeneration des Ionenaustauscherharzes in der Re­ generierstation automatisch erfolgen.

Insbesondere beim Betrieb von Anlagen, die sowohl Anionen als auch Kationen austauschen, werden Ionenaustauscherbehäl­ ter, die unterschiedliche Arten von Ionenaustauscherharz enthalten, beispielsweise entweder Kationenaustauscherharz oder Anionenaustauscherharz, getrennt und unabhängig von­ einander regeneriert.

Die Regeneration des Ionenaustauscherharzes kann bei einer besonders einfachen Verfahrensvariante im Gleichstrom er­ folgen.

Bei einer anderen Verfahrensvariante kann die Regeneration des Ionenaustauscherharzes aber auch im Gegenstrom erfolgen, wenn der oben beschriebene, symmetrisch aufgebaute Ionenaus­ tauscherbehältertyp verwendet wird.

Insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Was­ seraufbereitungsanlage zur Herstellung von Trink- und Koch­ wasser empfiehlt sich die Verwendung von Zitronensäure zur Regeneration von Kationenaustauscherharz, da diese im Gegen­ satz zu Salzsäure oder Schwefelsäure ungiftig ist.

Besonders empfehlenswert ist die Verwendung von NaCl, vor­ zugsweise Speisesalz, zur Regeneration von Kationenaustau­ scherharz und/oder Anionenaustauscherharz, da Kochsalz in jedem Haushalt vorhanden und chemisch völlig ungefährlich ist.

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

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der erfindungs­ gemäßen Anlage mit Regenerierstation;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer er­ findungsgemäßen Anlage mit mehreren aufeinander gestapelten Ionenaustauschergefäßen; und

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine besondere Aus­ führungsform eines erfindungsgemäßen Ionenaus­ tauscherbehälters.

Beispiel 1

Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel basiert auf einer Standard-Kaffeemaschine als Regenerierstation 1, deren Kaffeefilterhalter durch einen z. B. zylindrischen, mit Ionenaustauschermaterial befüllten Ionenaustauscherbehälter 4 ersetzt wurde. Das Regeneriermittel (z. B. NaCl, besonders bevorzugt Speisesalz) wird abgemessen (z. B. eine bestimmte Anzahl an Teelöffeln, besonders bevorzugt mit Hilfe eines Meßbechers) und in eine Kaffeekanne 2 gegeben. Dann wird die Kaffeekanne bis zu einer vorgegebenen Markierung mit Lei­ tungswasser gefüllt, wobei sich das Speisesalz weitgehend auflöst. Die hierbei entstehende Lösung (incl. eventuell nicht gelöster Salzreste) wird in einen Vorratsbehälter 3 der Kaffeemaschine gefüllt.

Die Kaffeemaschine wird mit einem Schalter 5 eingeschaltet und die von der Kaffeemaschine erhitzte und transportierte Regenerierlösung fließt durch die Ionenaustauschervor­ richtung. Das Ionenaustauschermaterial wird regeneriert und die verbrauchte Regeneriermittellösung sammelt sich in der Kaffeekanne 2, die sich in ihrer vorgesehenen Position be­ findet. Nachdem das gesamte Regeneriermittel durch den Ionenaustauscherbehälter 4 hindurchgeflossen ist, wird das sich in der Kaffeekanne gesammelte Regenerat verworfen, die Kanne mit Leitungswasser ausgespült und bis zur Maximal­ markierung gefüllt. Dieses Wasser wird wiederum in den Vor­ ratsbehälter 3 der Maschine eingefüllt und zum Nachwaschen, d. h. zum Auswaschen von Salzresten aus dem Ionenaustauscher­ material sowie zur weiteren Aufheizung desselben benutzt. Die Auslauftemperatur des Nachwaschwassers aus dem Ionenaus­ tauscherbehälter 4 beträgt ca. 70°C. Hierdurch ist sicherge­ stellt, daß sogar der Prüfkeim Pseudomonas aeruginosa ent­ sprechend der DIN 19636 abgetötet wird. Der Ionenaus­ tauscherbehälter 4 kann sowohl mit Anionenaustauscher­ material als auch mit Kationenaustauschermaterial befüllt sein.

Beispiel 2

Fig. 2 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform für die Trinkwasserbehandlung mit einem Wasserreinigungsgerät 6, dessen Ionenaustauscherbehälter 4a und 4b mit der als Re­ generierstation verwendeten Kaffeemaschine 1 entsprechend Beispiel 1 regeneriert wurden.

Ein Deckel 7 schützt das in einem Vorratsgefäß 8 befindliche Rohwasser vor Staub oder anderen Verunreinigungen. Dieses Wasser durchströmt nacheinander den mit Kationenaustauscher­ material befüllten Ionenaustauscherbehälter 4b und den mit Anionenaustauschermaterial befüllten Ionenaustauscherbehäl­ ter 4a, wobei die Reihenfolge beliebig ist, und sammelt sich dann in der Kaffeekanne 2. Das so behandelte Wasser kann nun für Trink- und Kochzwecke verwendet werden. Je nach Roh­ wasserqualität ist nur der Einsatz des Kationenaustauscher­ behälters 4b (Kalzium- und Magnesiumaustausch) oder der Ein­ satz des Anionenaustauscherbehälters 4a (Nitrataustausch) erforderlich. Bei Bedarf können jedoch beide Vorrichtungen miteinander kombiniert werden.

Beispiel 3

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ent­ sprechend Beispiel 1 mit ca. 22 g NaCl (3 schwach gehäufte Teelöffel) eine Ionenaustauschervorrichtung mit ca. 0,5 Liter Ionenaustauschermaterial (Kationenaustauscher) re­ generiert. Mit dem so regenerierten Ionenaustauscherbehälter (4b) können aus ca. 35 l Wasser jeweils ca. 20° dH entfernt werden. Die Produktwassermenge ist so dimensioniert, daß die Vorrichtung 1 bis 2 mal pro Woche regeneriert werden muß, in Anlehnung an die in der DIN 19636 geforderten Zwangsre­ generation alle 4 Tage.

Beispiel 4

Die Fig. 3 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführung des Ionenaustauscherbehälters 4 mit einer zylindrischen Behäl­ terwand 9 und Ionenaustauschermaterial 10, welches von zwei Siebböden 11a und 11b gehalten wird. Der Zulauf des zu be­ handelnden Wassers erfolgt von oben über einen Verteiler­ boden 12 mit Öffnungen 13 und 14 und einen Verteilerkegel 20. Das Wasser strömt durch den oberen Siebboden 11a in das Ionenaustauschermaterial 10 und verläßt dieses über den un­ teren Siebboden 11b. Dann wird es in einem äußeren Innenrohr 15 nach oben geleitet bis zu einer Oberkante 16 eines in­ neren Innenrohres 17, welche eine Überlaufkante bildet. Im inneren Innenrohr 17 fließt das behandelte Wasser senkrecht nach unten und verläßt den mit einem Behälterboden 18 ver­ schlossenen Ionenaustauscherbehälter 4 durch eine Öffnung 19. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Hohlräume des Ionenaustauschermaterials immer zumindest in einem Teilbereich mit Wasser gefüllt sind, daß die Regeneriermittelverteilung über dem Behälterquerschnitt gleichmäßig erfolgt und daß das gesamte Harzvolumen durch die gleichmäßige Strömungsverteilung beim Regenerieren und Nachwaschen auf die Solltemperatur aufgeheizt wird.

Claims (25)

1. Klein-Wasseraufbereitungsanlage zur Herstellung von Trink- und Kochwasser mit mindestens einem harzgefüllten Ionenaustauscherbehälter, der ein Fassungsvermögen zwi­ schen 100 ml und 1000 ml aufweist und mit dem jeweils ca. 10 l bis 100 l Produktwasser mit einer Füllung rege­ nerierten Harzes hergestellt werden können, wobei der Ionenaustauscherbehälter oben und unten wasserdurchläs­ sige Siebböden oder im oberen und/oder unteren Bereich seiner Seitenwände vorgesehene Perforationen sowie einen freien Wasser-Zu- und Ablauf aufweist, und wobei der Wasserzulauf zum Ionenaustauscherbehälter druckfrei ist und eine Wasserströmung durch den Ionenaustauscherbe­ hälter nur aufgrund der Schwerkraft zustande kommt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regenerierstation (1) mit einem Zulauf für Regeneriermittelflüssigkeit zum Oberteil des Ionen­ austauscherbehälters (4, 4a, 4b) und einem Ablauf für verbrauchtes Regeneriermittel aus dem Bodenteil des Ionenaustauscherbehälters (4, 4a, 4b) sowie mit einer Heißwasserzuführung zum Ionenaustauscherbehälter (4, 4a, 4b) für heißes Wasser zwischen 50°C und 110°C, insbeson­ dere zwischen 80°C und 110°C vorgesehen ist, wobei die Heißwasserzuführung mit dem Zulauf für Regeneriermittel­ flüssigkeit identisch ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierstation (1) eine Einrichtung zum Er­ hitzen der Regeneriermittelflüssigkeit auf ca. 50°C bis 110°C enthält.

3. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierstation (1) eine Steuerungsvorrichtung zum automatischen Zuführen von Re­ generiermittelflüssigkeit und Heißwasser in den Ionen­ austauscherbehälter (4, 4a, 4b) aufweist.

4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere übereinander stapelbare Io­ nenaustauscherbehälter (4a, 4b) vorgesehen sind.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oberste Ionenaustauscherbehälter einen perforierten Deckel aufweist.

6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ionenaustauscherbe­ hälter (4a) mit Anionenaustauscherharz befüllt ist.

7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ionenaustauscherbe­ hälter (4b) mit Kationenaustauscherharz befüllt ist.

8. Anlage nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wasseraufbereitungsanlage zum gleichzeiti­ gen Austausch von Anionen und Kationen verwendet werden kann.

9. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ionenaustauscherbe­ hälter (4, 4a, 4b) hinsichtlich seiner Ober- und Unter­ seite symmetrisch aufgebaut ist und sowohl im Gleich­ strom als auch im Gegenstrom regeneriert werden kann.

10. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Regenerierstation (1) als Ablauf ein unterhalb des untersten zu regenerierenden Ionenaustauscherbehälters 4a angeord­ netes Sammelgefäß (2) für verbrauchtes Regeneriermittel vorgesehen ist.

11. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über den obersten Ionenaustauscher­ behälter (4b) in der Wasseraufbereitungsanlage ein Ein­ laufgefäß (8) angeordnet ist, welches vorzugsweise mit einem Deckel (7) abdeckbar ist.

12. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierstation (1) eine han­ delsübliche Haushaltskaffeemaschine enthält, deren Kaffeefilterhalter durch einen zu regenerierenden Ionen­ austauscherbehälter (4) ersetzt ist.

13. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ionenaustauscherbe­ hälter eine zumindest annähernd zylindrische Behälter­ wand (9) sowie zwei vertikal beabstandete Siebböden (11a, 11b) aufweist, zwischen denen Ionenaustauscherharz (10) angeordnet ist, daß der Ionenaustauscherbehälter (4) an seiner Oberseite einen Verteilerboden (12) auf­ weist, und daß zu behandelndes Wasser von dort durch den oberen Siebboden (11a) in das Ionenaustauscherharz (10) strömen und dieses durch den unteren Siebboden (11b) wieder verlassen kann, wobei es auf einen Behälterboden (18) trifft, radial nach innen und dort in einem äußeren Innenrohr (15) nach oben bis zu einer von einem inneren Innenrohr (17) gebildeten Überlaufkante (16) strömt, welche oberhalb des unteren Siebbodens (11b) und unter­ halb des oberen Siebbodens (11a), vorzugsweise oberhalb des untersten Drittels der axialen Erstreckung des Io­ nenaustauscherharzes (10) angeordnet ist, von wo das Wasser durch das innere Innenrohr (17) nach unten fließen und den Ionenaustauscherbehälter (4) durch eine Bodenöffnung (19) in behandeltem Zustand verlassen kann.

14. Verfahren zum Betrieb einer Klein-Wasseraufbereitungsan­ lage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Regenerieren des Ionenaustau­ scherharzes (10) bei mindestens einem Regenerations­ schritt heiße Flüssigkeit mit einer Temperatur zwischen 50°C und 110°C, vorzugsweise zwischen 80°C und 110°C, durch das Ionenaustauscherharz (10) geleitet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß heiße Regeneriermittellösung durch das Ionenaustauscher­ harz (10) geleitet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich­ net, daß heißes Wasser in einem Spülschritt zum Aus­ waschen von Regeneriermittelresten durch das Ionenaus­ tauscherharz (10) geleitet wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die heiße Regeneriermittellösung bzw. das heiße Nachspülwasser außerhalb der Regenerier­ station, beispielsweise auf einem Herd in einem Teewas­ serkessel bereitet und anschließend von oben in den oder die Ionenaustauscherbehälter (4, 4a, 4b) gegossen wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16 unter Ver­ wendung einer Haushaltskaffeemaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Regeneriermittel abgemessen und in eine Kaffeekanne (2) gegeben wird, die Kaffeekan­ ne (2) daran anschließend in einer vorgegebenen Volumen­ menge oder bis zu einer vorgegebenen Markierung mit Lei­ tungswasser gefüllt wird, wobei sich das Regeneriermit­ tel unter Bildung einer Regeneriermittellösung zumindest weitgehend auflöst und diese Regeneriermittellösung in einen Vorratsbehälter (3) der Kaffeemaschine eingefüllt wird und nach Betätigen eines Schalters (5) der Kaffee­ maschine erhitzt und in den oberen Zulauf des zu rege­ nerierenden Ionenaustauscherbehälters (4) transportiert wird, das verbrauchte Regeneriermittel den Ionenaustau­ scherbehälter an seinem unteren Ende wieder verläßt und in der Kaffeekanne aufgefangen wird, welche nach beende­ tem Durchlauf der Regeneriermittellösung durch das Io­ nenaustauschermaterial entleert, ausgespült und mit Lei­ tungswasser befüllt wird, welches wiederum in den Vor­ ratsbehälter (3) der Kaffeemaschine eingefüllt wird und in einem zweiten Durchlauf als heißes Nachwaschwasser den Ionenaustauscherbehälter (4) von Regeneriermittel­ resten befreit und weiter aufheizt bzw. die durch die Regeneration erreichte hohe Temperatur im Ionenaustau­ schermaterial über einen längeren Zeitraum aufrecht er­ hält.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneration des Ionenaustau­ scherharzes (10) in der Regenerierstation (1) automa­ tisch erfolgt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Ionenaustauscherbehälter (4, 4a, 4b), die unterschiedliche Arten von Ionenaustauscherharz (10) enthalten, beispielsweise entweder Kationenaustau­ scherharz oder Anionenaustauscherharz, getrennt und un­ abhängig voneinander regeneriert werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneration des Ionenaustau­ scherharzes (10) im Gleichstrom erfolgt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20 unter Ver­ wendung eines Ionenaustauscherbehälters nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneration des Io­ nenaustauscherharzes (10) im Gegenstrom erfolgt.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regeneration von Kationenaustau­ scherharz NaCl, vorzugsweise Speisesalz verwendet wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regeneration von Anionenaustau­ scherharz NaCl, vorzugsweise Speisesalz verwendet wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regeneration von Kationenaustau­ scherharz Zitronensäure verwendet wird.