DE767790C

DE767790C - Verfahren zum Wiederbeleben von hintereinandergeschalteten Austauschfiltern

Info

Publication number: DE767790C
Application number: DEP74589D
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Morawe
Original assignee: PERMUTIT AG
Current assignee: PERMUTIT AG
Priority date: 1937-02-04
Filing date: 1937-02-04
Publication date: 1953-05-18

Description

Verfahren zum Wiederbeleben von hintereinandergeschalteten Austauschfiltern Bei der Wiederbelebung von in Filtern gelagerten Austauschstoffen geht man so vor, daß man, falls nur ein Filter vorliegt, die Wiederbelebung gleichgerichtet oder gegenläufig zu dem durch das Filter zum Zweck der Enthärtung, Entbasung oder Entsäuerung durchzuführendem Wasser leitet, d. h. falls das Wasser von oben nach unten durch das Filter läuft, leitet man die Wiederbelebungsflüssigkeit entweder gleichfalls. von oben nach unten durch das. Filter oder von unten nach oben im gegenläufigen Sinn. Werden mehrere mit Austauschstoffen gefüllte hintereinandergeschaltete Filter verwendet, so wird nach Erschöpfung der Anlage jeweils das am meisten mit den zu beseitigenden oder ausw zutauschenden Stoffen beladene Filter, also das erste, der Wiederbelebung unterworfen und nach Wiederbelebung als letztes Filter eingeschaltet. Alle diese Arten der Wiederbelebung von Austauschfiltern haben den Nachteil, daß si;e ein Wasser liefern, welches sehr häufig in ungenügender Weise von den auszutauschenden. oder zu beseitigenden Stoffen befreit ist. In besonders hohem Maße trifft das zu, wenn z. B. ein sehr hartes Wasser enthärtet oder entsalzt lverden soll. So ist die Resthärte, welche bei der in den weitaus meisten Fällen angewandten Art der Wiederbelegung, nämlich des Durchleitens des Wassers und der Wiederbelebungslösung von oben nach unten unter Verwendung von Kochsalzmengen, die technisch tragbar sind, erhalten wird, bei einem Wasser von 40°C d. H., z. B. etwa 0.5°, bei einem Wasser von 20° d. H. etwa 0,250 und bei einem Wasser von 12° d. H. etwa 0,15°. Bei der Verwendung von mehreren Filtern, von denen dann stets -das am meisten beladene Filter einer Wiederbelebung unterzogen wird, liegen die Verhältnisse ähnlich.
Diese nachteile werden durch das erfindungsgemäße. Verfahren vermieden, welches darin besteht, daß zwei oder mehrere Filter verwendet werden, durch welche das Wasser hindurcilströmt. und zwar durch jedes Filter von oben nach unten. Auch die Wiederbelebungsflüssigkeit läuft durch jedes Filter von oben nach unten hindurch, jedoch wird sie durch das Filter zuerst hindurchgegeben, durch welches das Wasser zuletzt hindurchgelaufen ist. Durch diese Art der Schaltung wird erreicht, daß das letzte Filter mit der gesamten Menge des für die Regeneration des in allen Filtern befindlichen Austauschstoffes benötigten Wiederbelebungsmittels behandelt wird. Befindet sich beispielsweise im letzten Filter 1/3 der gesamten Austauschstoffmenge, so wird der in diesem Filter befindliche Austauschstoff mit der dreifachen Menge Wiederbelebungsmittel behandelt. In Wirklichkeit ist die auf diese Weise auf das letzte Filter zur Einwirkung gelangende Menge an Wiederbelebungsmitteln noch sehr viel größer. da das letzte Filter naturgemäß nicht die Beladung an auszutauschenden oder zu beseitigenden Stoffen aufweist wie die vorher geschalteten Filter. Es wird demnach so erreicht, daß das letzte Filter vollständig durchregeneriert wird, d. h. auch von den letzten Spuren derwenigen Stoffe befreit wird, welche später bei dem Betrieb aus dem Wasser ausgetauscht oder entzogen werden sollen. Dadurch wird erreicht. daß z. B. die Resthärte des so erzeugten Wassers sehr viel geringer ist als bei den bisher angewandten Verfahren der Wiederbelebung, wobei noch hinzukommt, daß auch eine Ausnutzung z. B. der Rochsalzlösung erfolgt, die bei den anderen Verfahren. falls man Resthärten erreichen will, welche bei dem neuen Verfahren ohne weiteres erreichbar sind, nicht möglich war. Es ist an sich selbstverständlich möglich, bei jedem Filter und jeder Art der Wiederbelebung die letztere so vollständig durchzuführen, daß Resthärten erreicht werden, welche denen des neuen Verfahrens entsprechen. Es ist dann aber nötig, mit so großen Überschüssen an Wiederbelebungsmitteln zu arbeiten, daß das Verfahren praktisch nicht mehr durchführlar ist.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird das am wenigsten mit Kalk beladene letzte Filter zuerst wiederbelebt und somit mit einer sehr großen Menge Wiederbelebungsflüssigkeit in Berührung gebracht, worauf dann die Wiederbelebungsflüssigkeit durch die beim Weichwasserbetrieb vorgeschalteten Filter hindurchgeht. Hierbei wird, wie schon erwähnt, der Vorteil erreicht, daß das letzte Filter, welches mit einem außerordentlich großen Überschuß an Wiederbelebungsmitteln behandelt worden ist, völlig wiederbelebt wird und die lediglich den vom letzten Filter aufgenommenen Kalk enthaltende Wiederbelebungslösung alsdann nach einem Filter gelangt, welches stärker mit Kalk beladen ist. so daß auch hier noch günstige Gleichgewichtsverhältnisse vorliegen. Jedes nächste Filter würde gleichfalls immer stärker mit Kalk beladen sein. so daß eine Art Gegenstromwiederbelebung stattfindet, ohen die Schwierigkeiten früherer Gegenstromwiederbelebungsvorschläge aufzuweisen. Sie litten unter dem Mißstand. daß das -Nuswascben der Kochsalzlösung auf Schwierigkeiten stieß, da die schwere Kochsalzlösung dem Auswaschwasser dauernd entgegenfällt. Im übrigen eignet sich der Betrieb eines Filters von unten nach oben nicht für spezifisch leichtere Austauschstoffe, da diese leicht weggeschwemmt werden, was Verluste bedingt, und durch den Schwebezustand, in den die Stoffe geraten hierbei auch Schädigungen durch Abrieb eintreten.
Bei der technischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Wiederbelebung hat es sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, im allgemeinen nicht über zwei Filter hinauszugehen. Insbesondere bei der Verwendung von zwei Filtern hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß man das letzte Filter kleiner wählt und somit auch eine kleinere Menge an Austauschmaterial anwendet als in dem ersten Filter, beispielsweise nur die Hälfte der in dem ersten Filter befindlichen Austauschmenge. Auf diese kleinere Menge von Austauschstoff gelangen nunmehr die gesamten Regenerationsmittel zur Anwendung, so daß eine vollkommene Wiederbelebung erfolgt. Die gleichen Verhältnisse werden dadurch geschaffen, daß bei gleichen Ausmaßen der Filter das letzte Filter mit einem Austauschstoff beschickt wird. welcher eine geringere Basenaustauschfähigkeit, z. B. nur die halbe auf das Volumen berechnet, besitzt, so daß auch hier ein günstiges Verhältnis zwischen der NIenge des Regenerationsmittels und der Menge des wiederzubelebenden bzw. auszutauschenden Stoffes vorhanden ist.
Wird beispielsweise mit der 3,5 fachen Ge wichtsmenge an Kochsalz, bezogen auf die von beiden Filtern aufgenommene Gesamtkalkmenge, regeneriert (das Beispiel gilt für den Fall der Enthärtung von Wasser), so wird das letzte Filter mit der ro,5fachen Kochsalzmenge regeneriert, wenn man davon absieht, daß außerdem in dem letzten Filter die Beladung verhältnismäßig gering ist, so daß die Kochsalzmenge eigentlich weit mehr als dem 10,5fachen der von diesem Filter aufgenommenen Kalkmenge entspricht. Die Kochsalzlösung, die nach Durchlauf durch das letzte Filter nur mit verhältnismäßig wenig Kalk beladen ist, wird nunmehr durch das erste Filter hindurchgeleitet, wobei die Kochsalz lösung dann weiter ausgenutzt wird. Ist beispielsweise in dem letzten Filter nur 1/5 des von der gesamten Anlage aufgenommenen Kalkes enthalten, so kommt die 17,5fache Kochsalzmenge auf das letzte Filter zur Einwirkung.
Bei dem oben geschilderten bekannten Verfahren, welches mit Hintereinanderschaltung von mehreren Filtern unter Wiederbelebung des am meisten mit Kalk beladenen Filters und dessen nachfolgender Einschaltung als letztes Filter arbeitet, kann ohne Unter brechung gearbeitet werden, da während der Wiederbelebung des am meisten mit Kalk be ladenen Filters die übrigen, Filter im ailgemeinen die gesamten Mengen an Ca"- und Mg"-Ionen des Rohwassers aufzunehmen vermögen. Bei dem vorliegenden Verfahren muß demgegenüber während der Wiederbelebung eine Unterbrechung eintreten. Da aber, die Regeneration, besonders bei den neueren Ionenaustauschern, nur kurze Zeit dauert, so kann diese in eine wenn auch nur kurze, Betriebspause gelegt werden, oder es kann eine Weichwassermenge gespeichert werden, welche dem Bedarf während der Wiederbelebung entspricht. Bei den besonders hohen Anforderungen, weiche heute an die Reinheit des Betriebswassers gestellt werden, spielt dieser Umstand gegenüber dem Vorteil des reineren Wassers keine Rolle, zumal bereits Wiederbelebungsanlagen stets eine Speicherungsmöglichkeit für Wasser aufweisen, schon für den Fall, daß aus irgendwelchen sonstigen Gründen eine Unterbrechung des Filtervorganges stattfindet.
Die Fortschrittlichkeit des neuen Verfahrens wird durch folfigende Vergleichsversuche dargetan, wobei unter üblicher Arbeitsweise diejenige verstanden ist, bei welcher Wiederbelebungslösung und Wasser von oben nach unten durch das mit Austauschstoffen gefüllte Filter hindurchströmen. Unter der Bezeichnung Arbeitsweise mit mehreren hintereinandergeschalteten. Filtern ist die oben geschilderte Arbeitsweise zu verstehen, bei welcher mehrere Filter hintereinandergeschaltet werden, das am meisten beladene Filter regeneriert und dann als letztes geschaltet wird, während das bis dahin zweite Filter nunmehr regeneriert wird. Unter Schema ist bei dieser Arbeitsweise die Schaltung zu verstehen.
Hierbei bedeuten die drei ersten Ziffern die im Betrieb befindlichen Filter; das frisch regenerierte Filter ist hierbei unterstrichen, während die letzte, tiefergestellte Ziffer das in Regenerator befindliche Filter bedeutet.

Bei sämtlichen Versuchen wurde sowohl Wasser von 400, 200 und 120 d. H. verwendet. Es geht aus diesen Versuchen hervor, daß bei der üblichen Arbeitsweise selbst bei Verwendung von Wasser von 120 d. H. noch eine Resthärte von 0,2° bis 0,15° zurückblieb. Die gleiche Resthärte weist auch die Arbeitsweise mit mehreren hintereinandergeschalteten Filtern auf, während die erfindungsgemäße Arbeitsweise bei Wasser vo!n 120 d. H. nur eine Resthärte von 0,050 und darunter aufweist, welche auch bei Verwendung von Wasser von 400 d. H. nur wenig überschritten wird.

Kalkaufnahme

Ver- Wieder-

Rohwasser- der Anstausch x-fache Resthärte

such Schema belebung

Gesamtanlage

härte g CaO/1 M Salzmenge °d.

Nr. g Salz/M

g CaO

a) übliche Arbeitsweise

40° d. H. . . I 9,5 45 4,74 o,6

9,5 45 4,74 0,4-0.6

3 9,7 45 4,64 o,6

4 9,5 45 4,74 0,6

20°d. H. .. 1 10,0 45 4,50 0,3

2 9,8 - 45 4.59 0,2-0,25

3 9,8 45 4,59 0,2-0,3

120 d. H. .. 1 9,5 45 4.74 0,2

2 9,9 45 4,55 0,15

3 IO,I 45 4'45 o,I5

Kalkaufnahme Wieder-

Ver-

Rohwasser- der Austausch x-fache Resthärte

such Schema belebung

Gesamtanlage

härte g CaO/l M Salzmenge °d.

Nr. g Salz/l M

g CaO

b) Arbeitsweise mit mehreren hintereinandergeschalteten Filtern

400 d. H. .. I I 2 34 7,I 9,5 45 4,74 o,6

2 2 3 41 1,99 8,96 45 5,03 0,5

3 3 4 I2 2,34 9,36 45 4,8I I,0

4 4123 I,89 7,56 45 5,96 o,6

40° d. H. .. I I 2 34 7,1 9,47 60 6,34 0,2 -0,3

2 | 2 3 41 | 2,11 | 8,45 | 60 | 7,11 | 0,4 -0,6

3 3 4 12 2,10 8,40 60 7,I5 o,6

4 4 1 23 1,92 7,58 60 7,82 0,4-0,6

20°d.H. .. 1 1 2 34 6,50 8,66 45 5,2 0,25-0,3

2 2 3 41 2,10 8,40 45 5,36 0,3

3 3 4 12 2,28 9,I2 45 4,94 0,3

4 | 4 1 23 | 2,28 | 9,12 | 45 | 4,94 | 0,25-0,3

120 d. H. .. I I 2 34 6,75 g,o 45 5,0 0,2

2 2 3 41 2,20 8,80 45 5,I2 0,15-0,2

3 3 4 12 2,05 8,20 45 5,50 0,15-0,2

4 4 1 23 2,20 8,80 45 5,12 0,15-0,2

c) erfindungsgemäße Arbeitsweise

40°d. H. .. I 9,5 45 4,74 0,I

2 | | | 9,5 | 45 | 4,74 | 0,05-0,1

3 9,7 45 4,64 0,05-0,1

4 9,7 45 4,64 0,05-0,1

205 d. H. .. I 9,5 45 4,74 0,05

2 9,6 45 4,74 0,05

3 9,7 45 464 0,05

4 9,5 45 4,74 0,05

12° d.H. .. 1 10,0 45 4,50 0,05

2 9,7 45 4,65 0,05

3 9,75 45 4,62 0,05

Durch die Zeichnung wird die erfindungsgemäße Arbeitsweise erläutert: In den Filtern 1 und 2 befinden sich die Austauschstoffe 3, und zwar ist die Menge des Austauschstoffes im Filter I doppelt so groß wie im Filter 2. Das zu behandelnde Wasser strömt durch die Rohrleitungen 41 dem Filter I zu, durch die Rohrleitung 42 nach dem Filter 2, um durch die Rohrleitung 43 dem Gebrauch zugeführt zu werden. Die Wiederbelebungsflüssigkeit strömt durch die Rohrleitung 51 zuerst dem Filter 2 zu, durch die Rohrleitung 52 vom Filter 2 nach Filter I. um durch Rohrleitung 53 das Filter 1 zu verlassen. Es ist deutlich erkennbar, daß durch beide Filter sowohl das Wasser wie die Wiederbelebungslösung von oben nach unten hindurchströmen} daß aber die Reihenfolge. in welcher die Filter durchströmt werden, eine umgekehrte ist.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: I. Verfahren zur Wiederbelebung von hintereinandergeschalteten, vom Rohwasser von oben nach unten durchströmten Austauschfiltern bzw. -filterschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederbelebung gleichfalls von oben nach unten und in Hintereinanderschaltung, jedoch bei umgekehrter Reihenfolge der Filter bzw. Filterschichten, erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Filtermasse des letzten Filters kleiner oder ihre Austauschfähigkeit geringer ist als die Menge bzw. Austauschfähigkeit der in den vorgeschalteten Filtern befindlichen Filtermässen.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsveffahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Britische Patentsch-riften Nr. 203 497, 244 713; schweizerische Patentschrift Nr. 128 483; deutsche Patentschrift Nr. 387 848.