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Verfahren und Einrichtung zum Mischen der ionenaustauschenden Harze
einer Entsalzungseinrichtung für Wässer
Es sind chemische Verfahren und die zu ihrer
Durchführung nötigen Einrichtungen zur Entsalzung von Wasser bekannt, bei denen
zwei verschiedene Arten von Kunstharzen in feiner Körnung verwendet werden, von
denen die eine Anionen, die andere Kationen austauscht. Das zu entsalzende Wasser
wird etwa der Reihe nach durch zwei verschiedene Gefäße geführt, die mit der einen
bzw. der andern Art von körnigen Kunstharzen gefüllt sind. Nach einiger Betriebszeit
müssen die Kunstharzfüllungen mit Hilfe von Säure bzw. von Lauge regeneriert werden.
- Das Wasser kann aber auch zwecks Reinigung in einem solchen Ionenaustauschverfahren
durch ein einziges Gefäß mit einer Kunstharzfüllung, in welcher die beiden Arten
von körnigen Kunstharzen in inniger Vermischung vorhanden sind, hindurchgeleitet
werden.
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Für die Regenerierung einer solchen Kunstharzfüllung muß diese sauber
entmischt werden, was im Gefäß selbst in bekannter Weise leicht möglich ist auf
Grund der verschiedenen spezifischen Gewichte der beiden Harzsorten. Für den nachher
wieder einsetzenden Reinigungsbetrieb müssen die beiden Harzsorten wieder möglichst
gleichmäßig vermischt werden.
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Bisher war es üblich, dieses Vermischen der beiden Harze durch Einblasen
von Druckluft in die Harzfüllung zu bewerkstelligen, wobei der Luftstrom üblicherweise
von unten nach oben durch die Füllung hindurchgeblasen wurde. Die zur Vermischung
der Harze verwendete Luft mußte möglichst frei sein von Verunreinigungen, insbesondere
vom Öldunst, weil die Harze durch solche in ihrer Wirksamkeit sehr stark beeinträchtigt
werden. Da die in den Betrieben, welche eine Wasseraufbereitungsanlage benötigen,
oft vorhandenen Druckluftanlagen in weitaus den meisten Fällen nur mit Öldunst vermischte
Druckluft liefern können, mußten Ölabscheider verwendet
werden,
die bei nicht sachgemäßer Wartung leicht einmal versagen konnten, wodurch dann jeweilen
die ganze kostspielige Harzfüllung der Entsalzungsgefäße gefährdet war.
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Um diese Verschmutzungsgefahr gründlich auszuscheiden, wird nun vorgeschlagen,
die zum Vermischen der Harze benötigte Luftmenge nicht als Druclduft von unten her
durch die Harzfüllung zu leiten, sondern sie von oben her, mit Hilfe eines oberhalb
der Harzfüllung erzeugten Vakuums, durch diese zu saugen.
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Dieses Vorgehen bietet zunächst den einen sehr wichtigen Vorteil,
daß die zur Vermischung der Harze benötigte Luft direkt angesaugt und durch die
Harzfüllung geleitet werden kann, ohne vorher in einem Kompressor verdichtet zu
werden. Darüber hinaus sind als weitere Vorteile folgende Umstände zu erwähnen.
Es hat sich im Betrieb von Entsalzungsanlagen der beschriebenen Art gezeigt, daß
die Harzsorten bei stoßweisem Luftdurchsatz sich rascher und besser vermischen als
bei gleichmäßigem. Wird nun im Rahmen des vorgeschlagenen Saugverfahrens der über
der Harzfüllung vorhandene freie Raum, der durch eine verhältnismäßig kleine- Vakuumpumpe
evakuiert werden kann, als Vakuumpuffer benützt, so kann ohne weiteres der Luftstrom
in stoßweise fließenden, starken Schwällen durch die Harzfüllung gesaugt werden.
Das vorgeschlagene Saugverfahren bietet also auch den Vorteil, daß sich die Aufstellung
eines großen und teuren Luftverdichters erübrigt.
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Ferner werden durch das zeitweise sich bildende Vakuum die bei der
Regeneration der Harzfüllung sich in diesen ansammelnden Gase immer wieder gründlich
entfernt. Schließlich kann, wenn als Vakuumpumpe ein Wasserstrahl-Luftsauger verwendet
wird, der mit dem in jeder Anlage natürlich zur Verfügung stehenden Rohwasser betrieben
wird, das in reichlichen Mengen anfallende Abwasser dieses Luftsaugers zum Nachspülen
der Ablaufsohle der Entsalzungsanlage verwendet werden, was vorteilhaft ist, weil
die recht beträchtlichen Mengen von Säure, die bei der Regeneration der Harze in
den Ablauf geraten, rasch und sicher abgeführt werden müssen.
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Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur chemischen Entsalzung
von Wasser in einem Gefäß mit einer Füllung ionenaustauschender Harze, die zwecks
Regenerierung entmischt und nachher durch einen durch die Harzfüllung geleiteten
Luftstrom wieder gemischt werden, und besteht darin, daß der Luftstrom während des
Mischvorganges durch ein im Entsalzungsgefäß in einem Hohlraum oberhalb der Harzfüllung
erzeugtes Vakuum durch die Harzfüllung gesaugt wird. Es ist überdies vorteilhaft,
den Luftstrom während des Mischvorganges stoßweise durch die Harzfüllung zu saugen.
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Eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
ist gekennzeichnet durch eine Vakuumpumpe zur Erzeugung des Vakuums im Hohlraum
oberhalb der Harzfüllung. Es ist zweckmäßig, hierfür einen Wasserstrahl-Luftsauger
zu benützen, dessen Abwasser zum Nachspülen der Ablaufsohle der Entsalzungsanlage
verwendet werden kann.
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An Hand der Zeichnung, die als Beispiel eine Entsalzungseinrichtung
gemäß der Erfindung schematisch darstellt, sei das eriindungsgemße: Verfahren näher
erläutert.
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Die Zeichnung zeigt schematisch ein Entsalzungsgefäß mit den drei
Räumen A, B und C, deren Bedeutung nachstehend erklärt wird; sie zeigt ferner in
den zugehörigen Rohrleitungen die Bedienungsschieber I bis 8, deren Funktion ebenfalls
im folgenden näher dargelegt wird. Bei g ist, als Beispiel für eine Vakuumpumpe,
ein Wasserstrahl-Luftsauger schematisch angedeutet, und 10 stellt die Ablaufsohle
der Entsalzungsanlage dar. Ein Vorratsgefäß für Lauge ist mit L bezeichnet und ein
solches für Säure mit S.
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Im Entsalzungsgefäß befindet sich eine Füllung zweier Sorten körniger
Harze, die die Fähigkeit haben, mit den in Lösung beiindlichen Salzen eines hindurchgeleiteten
Wasserstromes Anionen bzw. Kationen auszutauschen. Während des Entsalzungsvorganges
sind die beiden Sorten von Harzkörnern möglichst gut vennischt. Für die Regenerierung
der Harze müssen die Körner vorübergehend entmischt werden, was auf Grund ihres
verschieden großen spezifischen Gewichtes in bekannter Weise durch Aufschlemmen
geschehen kann. Die Zeichnung zeigt die Harzkörner bei vollständiger Entmischung,
wobei die Schicht derjenigen Körner, die Anionen auszutauschen vermögen, den Raum
A ausfüllen möge, während die Schicht der Körner,- die Kationen austauschen, den
Raum C einnimmt. Oberhalb der Harzfüllung ist im Entsalzungsgefäß ein Raum B, in
welchem sich keine Harze befinden.
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Muß die Harzfüllung des Entsalzungsgefäßes regeneriert werden, so
wird zuerst die in der Zeichnung gezeigte Schichtung der Harzkörner herbeigeführt,
was in folgender Weise geschieht. Zuerst wird der - Wasserspiegel im Entsalzungsgefäß
bis zur Oberfläche der gemischten Harzfüllung abgesenkt, wozu die Schieber 2 und
3 betätigt werden; alle übrigen Schieber sind dabei geschlossen. Bei geöffnetem
Schieber 3 erhält die rückwärts durch den Wasserstrahl-Luftsauger 9 fließende -
Luft Zutritt zum Raum B des Entsalzungsgefäßes; Mit Schieber 2 wird der Wasserablauf
nach Wunsch geregelt.
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Die Entmischung der Harzkörner durch Aufschlemmen mit Wasser, das
von unten in das Entsalzungsgefäß eintritt, erfolgt nun mit Hilfe der Schieber 3
und 5, während alle andern Schieber geschlossen sind. Durch den geöffneten Schieber
3 kann die Luft oben aus dem Gefäß entweichen, während mit Schieber 5 die günstigste
Wassergeschwindigkeit zum Entmischen der +Harzkörner unterhalten wird. Die etwas
schwereren Harzteilchen, die Kationen austauschen, sinken nach unten und füllen
den Raum C, die leichteren Teilchen, die Anionen austauschen, schwimmen obenauf
und lagern sich im Raum A.
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Während des Aufschlemmens steigt natürlich der Wasserspiegel im Gefäß
und dieser muß vor der alsdann beginnenden Regenerierung wieder abgesenkt werden
unter Zuhilmahme der Schieber 2 und 3.
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Durch Schieber 6 läßt man nun bei geöffneten Schiebern 2 und 6 zur
Regenerierung des Harzes im Raum A die erforderliche Menge Lauge aus dem Laugegefäß
L einsaugen. Hernach wird mit Hilfe
der Schieber 1 und 2 gespült.
- In gleicher Weise wird dann mit Hilfe der Schieber 2 und 7 das Harz im Raume C
durch Säure aus dem Säuregefäß S regeneriert, und wiederum wird bei geöffneten Schiebern
I und 2 gespült.
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Das nun folgende Vermischen der beiden Harzsorten wird dadurch eingeleitet,
daß die erfindungsgemäß vorzusehende Vakuumpumpe in Betrieb gesetzt wird. Der in
der Zeichnung beispielsweise angedeutete Wasserstrahl-Luftsauger g wird durch Öffnen
des Schiebers 8 mit Wasser beaufschlagt, wodurch bei geöffnetem Schieber 3 die Luft
aus dem Raume B abgesaugt wird. Sobald das Vakuum in diesem Raume auf etwa 80 01o
gestiegen ist, läßt man durch Öffnen des Schiebers 2 Luft von unten her in das Entsalzungsgefäß
eintreten, wodurch die bisher noch getrennten Harze durcheinander gewirbelt werden.
Nachdem so das Vakuum sich derart verschlechtert hat, daß der Luftstrom ungenügend
geworden ist, wird Schieber 2 geschlossen, worauf der Mischvorgang sooft wiederholt
wird, bis die Vermischung der Harze vollkommen geworden ist.
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Das vom Wasserstrahl-Luftsauger 9 abfließende Wasser dient während
des Mischvorganges zugleich zum Nachspülen der Ablaufsohle 10 der Entsalzungsanlage.
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Nach der im vorstehenden beschriebenen Regenerierung und Vermischung
der Harze kann der Entsalzungsbetrieb wieder einsetzen, wobei die Schieber I und
4 geöffnet, alle andern Schieber geschlossen sind.
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Durch Schieber 1 fließt Rohwasser von oben her in das Gefäß und durch
die Schicht der vermischten Harze; durch Schieber 4 wird das gereinigte Wasser aus
der Entsalzungsanlage abgeleitet.