FI72656C - Motstroemsfoerfarande foer behandling av vaetskor medelst jonbytare samt jonbytarfilter foer anvaendning vid foerfarandet. - Google Patents

Description

1 72656

Vastavirtamenetelmä nesteiden käsittelemiseksi ioninvaihti-mella ja menetelmässä käytettävä ioninvaihtosuodatin

Keksintö koskee vastavirtamenetelmää nesteiden käsit-5 telemiseksi ioninvaihtimella ja menetelmässä käytettävää ioninvaihtosuodatinta.

Alalla tunnetaan vastavirtamenetelmiä, joilla liuoksia voidaan käsitellä adsorptioaineilla, ja joissa käsiteltävä liuos johdetaan adsorptioaineen läpi ylöspäinvirtauk-10 sena, jolloin säätämällä virtausnopeutta suodattimessa pidetään huolta siitä, että adsorptioainemassan alempi osa muodostaa leijukerroksen ja ylempi osa kiinteän kerroksen, ja jolloin adsorptioaineen regenerointi tapahtuu alaspäin-virtauksella ja vastapesu ylöspäinvirtauksella. Tällaista 15 menetelmää on kuvattu esim. DE-patenttijulkaisussa 14 42 689. Kuvattu menetelmä on tehokas ja taloudellinen, mutta siinä esiintyy vaikeuksia käynnistysvaiheessa, joka seuraa regenerointia ja pesua tai käytön keskeytystä. Tähän vaiheeseen liittyy se vaara, että ilmenee rakennemuutoksia 20 siinä pintakerroksessa, jonka läpi käsiteltävä liuos on viimeksi kulkenut (hienopuhdistuskerros). Rakennemuutosten seurauksena tuotetun liuoksen laatu heikkenee eikä ionin-vaihtimen kapasiteettia saada käytetyksi täysin hyödyksi.

Jotta näiltä kerrosrakenteen muutoksilta käynnistys-25 vaiheessa voitaisiin välttyä, on tähän mennessä käytetty apukeinona sitä, että ioninvaihtotäytteen ja ioninvaihto-tilaan rajoittuvan reikäpohjan välinen vapaa tila jätetään mahdollisimman pieneksi. Ioninvaihtoaineen tilavuus vaih-telee käytön ja regeneroinnin aikana ja näin ollen ei va-30 paa tilakaan pysy vakiona, vaan muuttuu jaktuvasti eri työvaiheiden aikana. Niinpä kutistuvat voimakkaasti disso-sioituneet ioninvaihtoaineet kuormituksen aikana niin paljon, että suodatuksen loppuvaiheessa vapaa tila kasvaa noin 20 %:iin ioninvaihtimen tilavuudesta, kun se alussa 35 oli vain n. 10 tilavuus-%. Jo siinä vaiheessa, kun käyttöajasta on kulunut 50 %, on vapaa tila noin 15 % ja kerros- 2 72656 rakenteen muutokset käyttökatkojen aikana voidaan välttää vain siten, että ioninvaihtoaineen vajoamista alempaa rei-käpohjaa kohti nopeutetaan syöttämällä jo käsiteltyä liuosta vastavirtaan ajosuunnan kanssa. Käytännössä hoidetaan 5 epäjatkuvasti toimivia ioninvaihtolaitteistoja käyttökatkojen aikana siten, että suodattimet kytketään kiertokäytölle eli suodatuksen loputtua kierrätetään laitteen sisällä olevaa liuosta riittävällä nopeudella niin, että ioninvaih-toaine pysyy ylempää reikäpohjaa vasten, kuten ajon aikana. 10 Tällaisen kiertokäytön toteuttamiseen tarvitaan pumpun lisäksi sähkövoimaa ja lisäputkistoja ja -venttiilejä.

Lisäksi mahdollisimman pientä vapaata tilaa ja riittävää vastapesutilaa koskevat ovat ristiriidassa keskenään. Näin ollen on vastapesu pitänyt suorittaa erillisessä pesu-15 säiliössä, koska suodattimessa ei ole ollut tätä varten riittävästi tilaa.

Nyt on havaittu, että edellä kuvatut vaikeudet eli kerrosrakenteen muutokset hienopuhdistuskerroksessa ja riittävän vastapesutilan aikaansaaminen suodattimen sisälle 20 voidaan ratkaista siten, että suodatustila jaetaan vähintään kahteen tai kolmeen kammioon, jotka on erotettu toisistaan nestettä läpäisevillä pohjilla, ja viereiset kammiot saatetaan toistensa kanssa yhteyteen adsorbointiainei-den siirtoon tarkoitetuilla laitteilla ja ennen ja/tai eril-25 listen työvaiheiden aikana säädetään yksittäisiin kammioihin tietyt täyttöasteet siten, etä adsorptioainetta siirretään toisesta kammiosta toiseen käyttämällä apuna siirtoon tarkoitettuja laitteita.

Keksintö koskee vastavirtamenetelmää nesteiden käsit-30 telemiseksi ioninvaihtimella kuormittamalla ioninvaihtoaine ylöspäinvirtauksella, jolloin ioninvaihtomassan alaosa on leijukerroksena ja yläosa kiinteänä kerroksena, regeneroimalla kuormitettu ioninvaihtoaine alaspäinvirtauksella ja suorittamalla vastapesu ylöspäinvirtauksella. Menetelmälle 35 on tunnusomaista, että ioninvaihtoaine, jonka tilavuus kuormitettaessa pienenee ja regeneroitaessa kasvaa, jaetaan 3 72656 ioninvaihtosuodattimessa kahteen tai kolmeen toistensa yläpuolelle sovitettuun kammioon, jotka on erotettu toisistaan nestettä läpäisevillä pohjilla, jolloin viereiset kammiot on yhdistetty toisiinsa putkilla, jotka mahdollistavat 5 ioninvaihtoaineen kuljettamisen ja jotka on varustettu sul-kuelimellä, ja että yksittäisten työvaiheiden aikana sellainen määrä ioninvaihtoainetta siirretään yhdestä kammiosta toiseen kammioon tai toisiin kammioihin, että kuormitettaessa kammio, jonka läpi käsiteltävä neste viimeksi virtaa, 10 täyttyy 80-98 % risesti, laskettuna kammion tilavuudesta, kiinteänä kerroksena olevalla ioninvaihtoaineella ja että regeneroitaessa kammio, jonka läpi neste viimeksi virtaa, täyttyy tasaisesti 80-100 % risesti, laskettuna kammion tilavuudesta, ioninvaihtoaineella, ja että vastapesun aikana 15 kammion vastapesutila on 30-100 tilav.-%, laskettuna kammiossa olevan ioninvaihtoaineen tilavuudesta, jolloin ioninvaihtoaineen kuljettamiseksi kammiosta toiseen käytetään käsiteltävää nestettä kuormittamisen aikana, regenerointi-ainetta regeneroinnin aikana ja vastapesunestettä vastape-20 sun aikana.

Keksintö koskee myös edellä kuvatussa menetelmässä käytettävää ioninvaihtosuodatinta, jolle on tunnusomaista, että a) se käsittää 2 tai 3 kammiota, jotka on sovitettu 25 toistensa yläpuolelle ja erotettu toisistaan nestettä läpäisevillä pohjilla, b) viereiset kammiot on yhdistetty toisiinsa putkilla, jotka ylittävät nestettä läpäisevät pohjat ja mahdollistavat ioninvaihtoaineen kuljettamisen ja jotka on varus- 30 tettu sulkuelimellä, c) putket, jotka ylittävät nestettä läpäisevät pohjat, on sovitettu alemman kammion ylempään neljännekseen ja ylemmän kammion alempaan neljännekseen, d) kahden kammion suodattimessa kammioiden tilavuus-35 suhde on 0,5-1,5:1 ja kolmen kammion suodattimessa kammioiden tilavuussuhde on 0,5-1,5:0,5-1,5:1, ja 4 72656 e) ioninvaihtoaineen tilavuus ioninvaihtosuodattimes-sa on 55-85 % suodattimen tilavuudesta.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä sirtyy regeneroinnin aikana regeneroidusta ioninvaihtoaineesta tilavuudenlisäys-5 tä vastaava osa siitä kammiosta, jonka läpi liuos on viimeksi virrannut, siihen kammioon, johon liuos seuraavaksi virtaa. Vastapesuvaiheessa siirtyy vastapesussa olevasta kammiosta edullisesti niin paljon ioninvaihtoainetta viereiseen kammioon, että vastapesutila vastapesussa olevassa 10 kammiossa on 40-50 tilavuus-% laskettuna vastapesussa olevan kammion sisältämän ioninvaihtoaineen tilavuudesta.

Ioninvaihtosuodattimen sisältävän ioninvaihtoaineen määrä on edullisesti 60-80 tilavuus-% laskettuna ioninvaihtosuodattimen tilavuudesta.

15 Ioninvaihtoaineita, joiden tilavuus pienenee kuormi tuksessa ja kasvaa regeneroinnissa, ovat esim. voimakkaan happamat kationinvaihtimet tai voimakkaan emäksiset anionin-vaihtimet. Keksinnön mukaisten sudoattimien täyttöaineina käytetään tasalaatuisia ioninvaihtoaineita, so. ioninvaih-20 toaineita, joilla on tasalaatuinen happamuus tai emäksisyys.

Nestettä läpäisevillä pohjilla tarkoitetaan tämän keksinnön mukaisessa suodattimessa ioninvaihtosuodatintek- niikassa tunnettuja reikälevyjä, jotka läpäisevät hyvin nestettä, mutta eivät päästä läpi ioninvaihtoainetta.

25 Jotta saataisiin aikaan adsorptioaineen tasainen siirtyminen putkia pitkin nestettä läpäisevien pohjien ohi, on edullista, että nestettä läpäisevien pohjien auk- 2 kojen vapaa poikkipinta-ala on 50-300 cm erityisesti 2 100-200 cm pohjan neliömetriä kohti.

30 Keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa esim.

seuraavalla tavalla:

Kuormitusvaiheessa avataan putki, joka johtaa siihen kammioon, jonka läpi valmistettava liuos viimeksi virtaa. Putken kautta johdetaan alla olevasta kammiosta koko ajan 35 ioninviahtoainetta kutistumista vastaava määrä ja tällä ta- 5 72656 valla saadaan optimaalinen täyttötiheys säilytetyksi. Suodatus voidaan keskeyttää milloin tahansa ilman, että aiheutuu kerrostumien muutoksia, jotka tuovat mukanaan edellä kuvattuja haittoja. Regenerointivaiheessa taas ylhäältä 5 alas virtaava regenerointiaine vie tässä vaiheessa turpoamisen vuoksi lisääntynyttä tilavuutta vastaavan määrän hartsia siitä kammiosta, jonka läpi valmistettu liuos virtaa viimeksi ja regenerointiliuos ensimmäiseksi, seuraavaan kammioon. Tällä toimenpiteellä saadaan aikaan se, että io-10 ninvaihtoaineella, joka on siinä kammiossa, jonka läpi regenerointiaine ensin virtaa, on regeneroinnin ja pesuvai-heen aikana riittävästi tilaa saavuttaa suurin tilavuutensa. Jos adsorptioaineen vastapesua halutaan suorittaa yksittäisissä kammioissa, siirretään vastapesunesteen (vesi) 15 avulla niin paljon ioninvaihtoainetta edelliseen tai jälkimmäiseen kammioon, kun riittävän suuruisen vastapesutilan aikaansaamiseksi tarvitaan.

Keksinnön mukaisen menetelmän edullista toteutustapaa kuvataan liitteenä olevassa kuviossa 1.

20 Ioninvaihtosuodatin 1 koostuu kahdesta kammiosta 2 ja 3, joita erottaa toisistaan nestettä läpäisevä reikäpoh-ja 4. Kaksi muuta reikäpohjaa 5 ja 6 sulkevat ylemmän kammion ylhäältä ja alemman kammion alhaalta. Suodatusyksikön alapäässä on kupupohja 14, jossa on venttiili 16, ja ylä-25 päässä on kupupohja 15, jossa on venttiili 17.

Kumpikin kammio 2 ja 3 on täytetty tasalaatuisella ioninvaihtoaineella 7. Ioninvaihtoainetäytteiden yläpuolelle jää käytön aikana suuruudeltaan vaihtelevat vastapesu-tilat. Kammiot 2 ja 3 on yhdistetty toisiinsa putkella 10 30 venttiilin 11 kautta. Putki 10 on myös varustettu venttiilillä 12, josta pesuvesi poistuu alemmasta kammiosta 2.

Putki 18 ja venttiili 13 tekevät mahdolliseksi pesuveden poiston ylemmästä kammiosta 3.

Kuormitusta varten johdetaan valmistettava liuos 35 avatun venttiilin 16 kautta alempaan, ioninvaihtoaineen 7 6 72656 osittain täyttämään kammioon 2. Sieltä liuos kulkee reikä-pohjan 4 ja ioninvaihtoaineen 7 siirtoon tarkoitetun lii-täntäputken 10 ja avatun venttiilin 11 kautta ylempään kammioon 3 ja lopuksi poistuu suodattimesta valmiina reikä-5 pohjan 6 ja venttiilin 17 kautta. Samalla siirretään alemmasta kammiosta 2 ioninvaihtoainetta 7 koko ajan ylempään kammioon 3 määrä, joka vastaa kuormituksen aikana kammiossa 3 olevan ioninvaihtoaineen jatkuvaa supistumista. Tällä tavalla saadaan aikaan se, että ylempi kammio 3 on jatku-10 vasti täytetty ioninvaihtoaineella 7 ja näin ollen vältytään siltä, että epäjatkuvassa toimintatavassa ilmenee ylemmän kammion 3 ioninvaihtoaineessa 7 käyttökatkojen aikana muunnoksia kerrosrakenteessa. Jatkuvatoimisessa käytössä, jolloin kammio 3 on jo suodatuksen alussa täytetty 15 vähintään 95 tilavuus-%:iin asti ioninvaihtoaineella, voi putken 10 venttiili 11 olla suljettu, koska tässä tapauksessa rakennemuutokset kerroksissa ovat vain vähäisiä ja käyttökatkot tulevat kysymykseen vain ennen täydellistä regenerointia ja tässä regeneroinnissa voidaan joka tapauk-20 sessa tasata mahdolliset kerrostumamuunnokset.

Kuormitusta seuraavassa regeneroinnissa siirretään ylhäältä alas kulkevan regenerointiainevirran mukana niin paljon ioninvaihtoainetta 7 ylemmästä kammiosta 3 seuraa-vaan kammioon 2, että määrä vastaa ioninvaihtoaineessa re-25 generoinnin yhteydessä tapahtuvaa tilavuudenlisäystä, ja näin ollen jää kammiossa 3 olevalle ioninvaihtoaineelle regenerointi- ja pesuvaiheessa riittävästi tilaa suurimman tilavuutensa saavuttamiseen.

Jos sen kammion 2 täyte, jonka läpi valmistettava 30 liuos on ensin virrannut, halutaan vastapestä, siirretään ensin mahdollisimman paljon ioninvaihtoainetta putken 10 ja avatun venttiilin 11 kautta kammioon 3. Tällöin kulje-tusveden annetaan tulla sisään venttiilistä 16 ja poistua venttiilistä 17. Kun vastapestävä ioninvaihtoaine 7 on 35 kammiossa 2 vajonnut putken 10 alapuolelle, voi vastapesu 7 72656 alkaa. Tätä varten tulee vastapesuvesi sisään venttiilistä 16 ja poistuu venttiilistä 12.

Kammiossa 3, jonka läpi valmistettu liuos on viimeksi virrannut, olevan ioninvaihtoaineen vastapesu tapahtuu si-5 ten, että ensin siirretään putken 10 ja venttiilin 11 kautta käytön aikana etummaisena sijaitsevaan kammioon 2, että saadaan aikaan tarvittava vastapesutila 9. Sitä varten avataan venttiilit 17, 11 ja 16. Varsinaisen vastapesun ajaksi suljetaan venttiili 11. Venttiilit 16 ja 13 pidetään 10 auki. Vastapesuvesi tulee sisään venttiilistä 16 ja poistuu venttiilistä 13.

Keksinnön mukaisella menetelmällä on ennestään tunnettuihin vastavirtamenetelmiin verrattuna seuraavat edut:

Kuormitustavan muutoksista aiheutuvat ioninvaihto-15 aineen tilavuudenmuutokset tasoitetaan suodattimen sisällä. Menetelmän käyttövarmuus on aikaisempaa parempi, kahden regeneroinnin välinen teho on parempi ja valmiin liuoksen laatu on samoin entistä parempi. Käyttö on mahdollista keskeyttää milloin tahansa. Enää ei tarvita tällaisiin 20 käyttökatkoksiin liittyvien haittojen eliminoimiseen ylimääräisiä putkia, venttiilejä, pumppuja tms. Adsorptioai-neen vastapesua on lisäksi mahdollista suorittaa itse suo-dattimessa. Näin ollen poistuu erillisen pesusäiliön tarve ja tähän liittyvät haitat.

25 Esimerkki 1 Käytetään kuvion 1 mukaisesti rakennettua ioninvaih-tosuodatinta. Sen sisähalkaisija on 290 mm ja sylinterin sivuvaipan korkeus 2 400 mm. Suodattimeen laitetaan kaikkiaan 103 1 vahvasti hapanta kationinvaihdinta siten, että 30 hartsikerroksen korkeus siinä kammiossa, jonka läpi valmistettava liuos viimeksi virtaa, on 1 080 mm ja tätä edeltävässä kammiossa hartsikerroksen korkeus on 480 mm.

Kammioita yhdistävän putken 10 sisähalkaisija on 40 mm (NW 40) ja se on 600 mm (putken keskiviivasta mitat-35 tuna) kammiota erottavan reikäpohjan yläpuolella ja 200 mm (putken keskiviivasta mitattuna) sen alapuolella.

8 72656

Jotta voitaisiin verrata toisiinsa keksinnön mukaisen ja ennestään tunnetun vastavirtamenetelmän tehokkuuksia, käytetään kuvattua ioninvaihtosuodatinta a) keksinnön mukaisella tavalla eli ioninvaihtoai- 5 neen kutistuminen ylemmässä kammiossa korvataan siirtämällä (avatun venttiilin 11 kautta) vastaava määrä kationinvaih-dinta tilalle alemmasta kammiosta ja tällä tavalla saadaan ylemmästä kammiossa pidetyksi yllä tasainen täytetiheys, b) tunnetulla tavalla eli suodatuksen alkuvaiheessa 10 säädetään kammioon 5 % vapaata tilaa hartsitäytteen ja ylemmän reikäpohjan välille ja kationinvaihtoaineen määrä pidetään kammiossa muuttumattomana antamalla venttiilin 11 olla suljettuna.

Kuormituksessa käytetään raakavettä, jonka kokonais-15 suolapitoisuus on 12 mval/1 ja vesi johdetaan suodattimen läpi nopeudella 2 100 1/h. Suodatus katkaistaan 15 minuu- 3 tiksi aina, kun 2 m vettä on virrannut läpi eli läpi virranneen määrän ollessa 2, 4, 6, 8 (ja 10) m3 ja suodatus lopetetaan joka kerta siinä vaiheessa, kun sähkönjohtokyky 20 on 10 ^uS/cm siinä liuoksessa, joka poistuu kationinvaih-timeen liitetystä suodattimesta, joka sisältää voimakkaasti emäksistä anioninvaihtoainetta (OH-muoto).

Kuvioissa 2 ja 3 on esitetty käsitellyn veden säh- 3 könjohtavuus (^uS/cm) läpivirtauksen (m ) suhteen. Kuviois-25 ta 2 ja 3 voidaan havaita, että keksinnön mukaisella menetelmällä (kuvio 3) saadaan erittäin tasalaatuista vettä, jonka laatuun eivät käyttökatkot vaikuta. Ennestään tunnetulla menetelmällä (kuvio 2) saadun veden laatu vaihtelee ja heikkenee jatkuvasti edettäessä käyttökatkoksesta toi-30 seen.

Kun verrataan läpivirtausmääriä ja saavutettuja hyö-tykapasiteetteja, ilmenee ennestään tunnetussa ja keksinnön mukaisessa menetelmässä huomattavia eroja. Läpivirtausmää-rät suodatusta kohden ovat 35 72656 keksinnön mukaisessa menetelmässä 11 248 1 tunnetussa menetelmässä 9 356 1

Saavutetut hyötykapasiteetit ovat keksinnön mukaisessa menetelmässä 1,31 val/1 5 tunnetussa menetelmässä 1,09 val/1

Koska kummassakin menetelmässä käytetty ioninvaih-toaine on regeneroitu samalla määrällä regenerointiainetta, voidaan havaita, että keksinnön mukaisessa menetelmässä saadaan regenerointiaine paremmin käytetyksi hyödyksi.

10 Voidaan laskea seuraavat regenerointiaineylimäärät: keksinnön mukainen menetelmä 115 % teoreettisesta tunnettu menetelmä 139 % teoreettisesta

Esimerkki 2 Käytetään kuvion 1 mukaan rakennettua ioninvaihto-15 suodatinta. Sen sisähalkaisija on 290 mm ja sylinterin si-vuvaipan korkeus 2 400 mm. Suodattimeen laitetaan kaikkiaan 105 1 voimakkaasti emäksistä anioninvaihtoainetta siten, että hartsikerroksen korkeus siinä kammiossa, joka läpi valmistettava liuos viimeksi virtaa, on 1 100 mm ja tätä edel-20 tävässä kammiossa hartsikerroksen korkeus on 480 mm. Näin ollen täyttää ioninvaihtoaine 66,17 tilavuus-% käytettävissä olevasta suodattimen tilavuudesta ja vastahuuhdonta-tilaa ja 33,83 tilavuus-%.

Kammioita yhdistävän putken 10 halkaisija on 40 mm 25 (NW 40) ja se sijaitsee 100 mm (putken keskiviivasta laskettuna) kammioita erottavan reikäpohjan ylä- ja alapuolella.

Jotta voitaisiin verrata toisiinsa keksinnön mukaisen ja ennestään tunnetun vastavirtamenetelmän tehokkuuk-30 siä, käytetään kuvattua ioninvaihtosuodatinta a) keksinnön mukaisella tavalla eli ioninvaihtoai-neen kutistuminen ylemmässä kammiossa korvataan siirtämällä (avatun venttiilin 11 kautta) vastaava määrä anioninvaihtoainetta tilalle alemmasta kammiosta ja tällä tavalla 35 saadaan ylemmässä kammiossa pidetyksi yllä tasainen täyte-tiheys , 10 72656 b) tunnetulla tavalla eli suodatuksen alkuvaiheessa säädetään kammioon 5 % vapaata tilaa hartsitäytteen ja ylemmän reikäpohjan välille ja ioninvaihtoaineen määrä pidetään kammiossa muuttumattomana antamalla venttiilin 11 5 olla suljettuna.

Kuormituksessa käytetään raakavettä, joka on käsitelty H-muodossa olevalla kationinvaihtimella ja sen jälkeen vapautettu suurimmasta osasta hiilihappoa ilmapuhal-luksella. Kloridi- ja sulfaatti-ionien pitoisuus on 5,7 -10 5,8 mval/1 ja SiC^- ja CC^-pitoisuus on 0,3 val/1. Vesi johdetaan suodattimen läpi nopeudella 2 000 1/h. Suodatus 3 katkaistaan 15 minuutiksi joka kerta, kun 2 m on mennyt 3 läpi, eli 2, 4, 6, 8, 10 (ja 12) m jälkeen. Suodatus lopetetaan, kun käsitellyn veden piihappopitoisuus on 0,20 mg/1. 15 Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty käsitellyn veden pii- 3 happopitoisuus (mg/1) läpivirtauksen suhteen (m ). Kuvioista 4 ja 5 voidaan havaita, että keksinnön mukaisella menetelmällä (5) saadaan erittäin tasalaatuista vettä, jonka laatuun käyttökatkot eivät vaikuta. Käsitellyssä vedessä on 20 pieni ja vakiona pysyvä piihapon jäämäpitoisuus. Tunnetulla menetelmällä (4) sitä vastoin saadaan vain alkuvaiheessa sellaista puhdistettua vettä, jolla on pieni piihapon jäämäpitoisuus. Kun anioninvaihtoainetta jatkuvasti kuormitetaan, johtaa kutistuminen kolmannesta käyttökatkosta 25 lähtien kerroksen rakennemuutoksiin hienopuhdistusosassa. Nämä rakennemuutokset huonontavat puhdistetun veden laatua selvästi.

Kun verrataan läpivirtausmääriä ja saavutettuja hyö-tykapasiteetteja, ilmenee ennestään tunnetussa ja keksinnön 30 mukaisessa menetelmässä huomattavia eroja.

Läpivirtausmäärät suodatusta kohden ovat: keksinnön mukaisessa menetelmässä 12 393 1 tunnetussa menetelmässä 10 588 1

Saavutetut hyötykapasiteetit ovat 35 keksinnön mukaisessa menetelmässä 0,72 val/1 tunnetussa menetelmässä 0,605 val/1 11 72656

Koska kimmassakin menetelmässä käytetty ioninvaih-toaine on regeneroitu samalla määrällä regenerointiainetta, voidaan havaita, että keksinnön mukaisessa menetelmässä saadaan regenerointiaine paremmin käytetyksi hyödyksi.

5 Voidaan laskea seuraavat regenerointiaineylimäärät: keksinnön mukainen menetelmä 122 % teoreettisesta tunnettu menetelmä 145 % teoreettisesta

Sen jälkeen, kun keksinnön mukaista anioninvaihdin-ta on kuormitettu, vastahuuhdotaan alemmassa kammiossa 2 10 oleva anioninvaihtoaine. Tähän tarvittava vesi tulee sisään kammioon 2 venttiilistä 16 ja poistuu putkea 10 pitkin venttiilistä 12. Sitten vastahuuhdotaan ylemmässä kammiossa 3 oleva anioninvaihtoaine. Tätä varten avataan ensin putki 10 venttiilillä 11 ja vettä johdetaan venttiilin 17 kautta kam-15 mioon 3, josta siirretään anioninvaihtoainetta kammioon 2, kunnes kammio 2 on täynnä avaamalla venttiili 16. Sitten venttiili 11 suljetaan ja vettä johdetaan sisään venttiilistä 16 ja ulos venttiilistä 13 ja kammiossa 3 olevaa anioninvaihtoainetta huuhdotaan niin pitkään, ettei enää 20 voida havaita hiukkasia.

Esimerkki 3 Käytetään ioninvaihtosuodatinta, jonka sisähalkai-sija on 776 mm ja sylinterin sivuvaipan korkeus 4 500 mm.

Se on jaettu kahdella nestettä läpäisevällä pohjalla (rei-25 käpohjalla) kolmeen päällekkäiseen yhtä suureen kammioon. Kumpikin vierekkäinen kammio on yhdistetty toinen toiseensa putkella. Näiden putkien sisähalkaisija on 65 mm (NW 65) ja ne sijaitsevat joka kerta 200 mm (putken keskiviivasta mitattuna) rajoittavan reikäpohjan ylä- ja alapuolella.

30 Putket on varustettu sulkuventtiilillä ja venttiilillä, jonka kautta huuhteluvesi voidaan poistaa. 100 mm ylimmän kammion ylimmän reikäpohjan alapuolella sijaitsee venttiilillä varustettu putki (sisähalkaisija 65 mm), joka on tarkoitettu ioninvaihtoaineen huuhteluun.

35 Suodattimeen laitetaan kaikkiaan 1 500 1 voimakkaan emäksistä kationinvaihtoainetta (H+-muodossa) siten, että 72656 ylimmässä kammiossa on hartsikerroksen korkeus 1 395 mm, keskimmäisessä 888 mm ja alimmaisessa 888 mm.

Jotta voitaisiin verrata toisiinsa keksinnön mukaisen ja ennestään tunnetun vastavirtamenetelmän tehokkuuk-5 siä, käytetään kuvattua ioninvaihtosuodatinta a) keksinnön mukaisella tavalla, eli koko kuormituksen ajan pidetään auki venttiiliä, joka johtaa ensimmäisestä toiseen ja toisesta kolmanteen kammioon. Tällä tavalla saavutetaan se, että ylin kammio, jonka läpi valio mistettava liuos viimeksi virtaa, on koko ajan tasaisesti täynnä ioninvaihtoainetta, joka on siirtynyt alemmista kammioista, b) ennestään tunnetulla tavalla, eli kolmanteen kammioon laitetaan niin paljon kationinvaihtoainetta (H+- 15 muoto), että vapaata tilaa jää 7 % ylimmän reikäpohjan ja hartsikerroksen väliin. Kuormituksen aikana pidetään kammioita yhdistävät venttiilit suljettuina. Tällä tavalla pysyy ioninvaihtoaineen määrä yksittäisissä kammioissa koko ajan vakiona.

20 Kuormituksessa käytetään raakavettä, jonka kokonais- suolapitoisuus on 11,3 mval/1 (Ca, Mg 7,5 mval/1, Na, K 3,8 mval/1). Vesi johdetaan suodattimen läpi nopeudella 3 18 m /h. Jokaisen kahden tunnin kuluttua suodatus keskeytetään 15 minuutiksi. Suodatus lopetetaan, kun sähkönjoh-25 tokyky on 10 ^,uS/cm siinä liuoksessa, joka poistuu katio-ninvaihtimeen liitetystä suodattimesta, jossa on voimakkaan emäksistä anioninvaihtoainetta.

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja ennestään tunnetulla suodatuksella saadut tulokset osoittavat, että kek-30 sinnön mukaisella menetelmällä saadaan hyvin tasalaatuista vettä, johon ei kaikkiaan kahdeksalla käyttökatkolla ole vaikutusta. Ennestään tunnetulla menetelmällä saadaan sitä vastoin vain kahden ensimmäisen käyttökatkon jälkeen vastaavanlaatuista vettä, mutta tämän jälkeen puhtaan veden 35 laatu laskee huomattavasti. Lisätuloksia on esitetty seu-raavassa taulukossa: 13 72656 keksinnön ennestään mukainen tunnettu Läpäissyt vesimäärä sykliä kohti (m^) 177,9 148,7

Hyötykapasiteetti: 5 a) val/sykli 2010,3 1680,3 b) val/litra kationinvaihtoainetta 1,34 1,12 0 puhtaan veden laatu 1,84 4,77 (^,uS/cm suodoksessa, joka tulee liitteenä käytetystä suodattimesta, jossa 10 on voimakkaan emäksistä anioninvaih-toainetta)

Claims (3)

72656

1. Vastavirtamenetelmä nesteiden käsittelemiseksi ioninvaihtimella kuormittamalla ioninvaihtoaine ylöspäin-5 virtauksella, jolloin ioninvaihtomassan alaosa on leijuker-roksena ja yläosa kiinteänä kerroksena, regeneroimalla kuormitettu ioninvaihtoaine alaspäinvirtauksella ja suorittamalla vastapesu ylöspäinvirtauksella, tunnettu siitä, että ioninvaihtoaine, jonka tilavuus kuormitettaes-10 sa pienenee ja regeneroitaessa kasvaa, jaetaan ioninvaihto-suodattimessa kahteen tai kolmeen toisensa yläpuolelle sovitettuun kammioon, jotka on erotettu toisistaan nestettä läpäisevillä pohjilla, jolloin viereiset kammiot on yhdistetty toisiinsa putkilla, jotka mahdollistavat ioninvaihto-15 aineen kuljettamisen ja jotka on varustettu sulkuelimellä, ja että yksittäisten työvaiheiden aikana sellainen määrä ioninvaihtoainetta siirretään yhdestä kammiosta toiseen kammioon tai toisiin kammioihin, että kuormitettaessa kammio, jonka läpi käsiteltävä neste viimeksi virtaa, täyttyy 20 80-98 % risesti, laskettuna kammion tilavuudesta, kiinteänä kerroksena olevalla ioninvaihtoaineella ja että regeneroitaessa kammio, jonka läpi neste viimeksi virtaa, täyttyy tasaisesti 80-100 % risesti, laskettuna kammion tilavuudesta, ioninvaihtoaineella, ja että vastapesun aikana kammion vas-25 tapesutila on 30-100 tilav.-%, laskettuna kammiossa olevan ioninvaihtoaineen tilavuudesta, jolloin ioninvaihtoaineen kuljettamiseksi kammiosta toiseen käytetään käsiteltävää nestettä kuormittamisen aikana, regenerointiainetta rege-neroinnin aikana ja vastapesunestettä vastapesun aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisessa menetelmässä käy tettävä ioninvaihtosuodatin, tunnettu siitä, että a) se käsittää 2 tai 3 kammiota, jotka on sovitettu toistensa yläpuolelle ja erotettu toisistaan nestettä läpäisevillä pohjilla, 15 72656 b) viereiset kammiot on yhdistetty toisiinsa putkilla, jotka ylittävät nestettä läpäisevät pohjat ja mahdollistavat ioninvaihtoaineen kuljettamisen ja jotka on varustettu sulkuelimellä, 5 c) putket, jotka ylittävät nestettä läpäisevät pohjat, on sovitettu alemman kammion ylempään neljännekseen ja ylemmän kammion alempaan neljännekseen, d) kahden kammion suodattimessa kammioiden tilavuus-suhde on 0,5-1,5:1 ja kolmen kammion suodattimessa kammioi- 10 den tilavuussuhde on 0,5-1,5:0,5-1,5:1, ja e) ioninvaihtoaineen tilavuus ioninvaihtosuodattimes-sa on 55-85 % suodattimen tilavuudesta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ioninvaihtosuoda-tin, tunnettu siitä, että nestettä läpäisevien poh-15 jissa olevien aukkojen poikkipinta-ala on 50-300 cm pohjan neliömetriä kohti. 72656