DE1792017A1

DE1792017A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Betreiben einer Anlage zum Aufbereiten von Wasser und Vorrichtung zum Durchfuehren des Verfahrens

Info

Publication number: DE1792017A1
Application number: DE19681792017
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Klein & Sohn Karl
Current assignee: Klein & Sohn Karl
Priority date: 1968-07-11
Filing date: 1968-07-11
Publication date: 1972-01-05
Also published as: FR1598201A; NL6903531A; CH500913A; BE735959A; AT295418B

Description

Anmelder: Ludwigshafen a.Rh., 10.7.1968

Karl Klein & Sohn P 4552 F/hdf

Mannheim
Akademiestraße 10

Vertreter;

Patentanwalt

Dipl.-Ing. Adolf H. Fischer

Ludwigshafen a.Rh.

Richard-Wagner-Straße 22

Verfahren zum kontinuierlichen Betreiben einer Anlage zum Aufbereiten von Wasser und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Betreiben einer Ionenaustauscheranlage zum Aufbereiten von Wasser.

Die Erfindung besteht dabei vor allem darin, daß die gebrauchten Ionenautauscher in mehr als zwei Arbeitsgruppen parallel zueinander geschaltet werden und in vorbestimmten Intervallen einzeln aus dem Arbeitsprozess herausgenommen und regeneriert werden und nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozess wieder eingeschaltet werden, worauf eine -andere Arbeitsgruppe regeneriert werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht zum Vollentsalzen ν,οη Wasser vor, daß eine gleiche Anzahl von Kationen- und Anionen-Austauschern vorgesehen sind, wobei das eintretende Rohwasser zuerst die Kationenaustauscher, dann anschließend die Anionenaustausoher durchfließt

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und in vorbestimmten Intervallen je ein Paar der Austauscher gegen den Rohwasserzufluß abgeschlossen und mit einer Regeneriereinrichtung verbunden werden, nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozess wieder eingeschaltet werden, worauf ein anderes Paar der Austauscher regeneriert werden kann.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Verfahrensschritt geht dahin, daß zum Enthärten und Teilentsalzen von Wasser mehrere aus Kationenaustausohem bestehende Arbeitsgruppen parallel zueinander geschaltet werden und in vorbestimmten Intervallen einzeln aus dem Arbeitsprozess herausgenommen und regeneriert werden und nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozess wieder eingeschaltet werden, worauf eine andere Arbeitsgruppe regeneriert werden kann.

Schließlich kann man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren so vorgehen, daß zum Austauschen von Bikarbonaten und Nitraten im Wasser, mehrere aus Anionenaustauschern bestehende Arbeitsgruppen parallel zueinander geschaltet werden und in vorbestimmten Intervallen einzeln aus dem Arbeitsprozeß herausgenommen und regeneriert werden und nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozess wieder eingeschaltet werden, worauf eine andere Arbeitsgruppe regeneriert werden kann.

Bas erfindungsgemäße Verfahren kann auch zum Reinigen von Wasser Verwendung finden, indem anstelle von Ionenaustauschern Filter eingesetzt werden. In diesen Fällen erübrigen sich die sonst gebrauchten Regeneriervorrichtungen.

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Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum kontinuierlichen Betreiben einer Anlage zum Vollentsalzen, Teilentsalzen, Enthärten oder Filtern von Wasser ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß Kationenaustauscher und Anionenaustauscher mittels Leitungen verbunden sind, derart, daß die Rohwasserleitung Abzweigleitungen zu den Kationenaustauschern aufweist und von den Kationenaustauschern Leitungen zu einer Leitung führen, wobei in jede der Abzweigleitungen Ventile eingebaut sind, um die Austauscher einzeln abzuschalten, während eine abschaltbare Zuleitung von einem Salzsäurebehälter zu den Kationenaustauschern und eine ebensolche Zuleitung von einem Laugebehälter zu den Anionenaustauschern geführt ist und ferner von allen Austauschern Leitungen zum Abflußkanal, Vorteilhaft führen von den Zuleitungen und den Leitungen, die zum Abflußkanal führen, einzelne Abzweigleitungen, die Verbindungen zu den Austauschern herstellen, wobei in den Abzweigleitungen Ventile eingebaut sind.

Erfindungsgemäß ist eine zentrale Schaltstation für das öffnen und Schließen der Ventile vorgesehen, die ggf. mittels elektronischer Geräte gesteuert wird.

Pur den Dauerbetrieb von Ionenaustauscheranlagen sind Geräte bekannt, bei denen die eine Hälfte arbeitet und die andere Hälfte regeneriert wurde und dieser Vorgang wurde dann umgekehrt, so daß man von sogenannten Pendelanlagen spricht. Es sind auch Verfahren und Vorrichtungen bekannt (britische Patentschrift 1 036 065), bei denen aus den Ionenaustauschern Austauscherinasse kontinuierlich oder mit Unterbrechung, also in Portionen, entnommen wird, worauf diese Massen außerhalb

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der -A-ustauscher regeneriert werden und dann wieder in die Behälter zurückgebracht werden. Diese bekannten Anlagen sind von sehr großen Ausmaßen und erfordern eine ziemlich komplizierte Mechanik, eo daß sie preislich sehr aufwendig sind und daher, nur für sehr große Wasserdurchgänge praktisch angewendet werden können.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Anlage zu schaffen, bei der in einer Art Kreislauf nur jeweils immer ein Teil der Austauscher regeneriert werden, wobei im Gegensatz zu anderen Anlagen aufwendige Regeneriervorrichtungen nicht erforderlich sind und demnach gegenüber Doppelanlagen gleicher Leistung viel weniger Austauscher benötigt werden bzw. aus den Behältern nichts entnommen werden muß.

Die erfindungsgemäße Aufgabe ist nun dadurch gelöst worden, daß die in gleicher Zahl vorhandenen Kationen- und Anionen-Austauscher jeweils paarweise aus dem Arbeitsprozeß abgeschaltet und regeneriert werden, so daß man kontinuierlich arbeiten kann und stets eine arbeitsfähige Anlage zur Verfügung hat.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist relativ billig und ebenso für größere wie für kleinere Durchsätze geeignet, da man eine beliebige Anzahl von Austauscher-Paaren zusammenschalten kann. Diese dauern! in Betrieb stehende Anlage wird bruchstückweise regeneriert, wobei der Regenerierungsvorgang sowohl von Hand als auch automatisch geschaltet werden kann.

Es ist ferner ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung, daß sie nach dem Baukasten-Prinzip erweitert werden kann. Dazu kommt, daß dann, wenn der

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Betrieb nur mit Teillast fährt, man einzelne der Paare der Einrichtung abschalten kann, d. h. also, daß weniger Paare von Kationen- und Anionen-Austauschern arbeiten.

Wenn innerhalb der Anlage Störungen auftreten, so v/erden diese im allgemeinen nur in irgendeinem der Teile vorhanden sein, so daß man durch Abschalten eines Paares im übrigen den Betrieb aufrechterhalten kann.

Ein weiterer Vorteil ist darin gegeben, daß man die Ionenaustauscher im Gegenstrom betreiben kann, was bei großen Durchmessern meist Schwierigkeiten macht, aber bei den nach der erfindungsgemäßen Anlage verwendeten verhältnismäßig kleinen Behältern ohne weiteres durchführbar ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines A^isführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Einrichtung dargestellt, bei der je vier Kationenaustauscher 1, 2, 3, und Anionenaustauscher 5» 6, 7, 8 paarweise zusammengehören, d. h. also, daß jeweils die Behälter 1 und 5, und 6,3 und 7 bzw. 4 und 8 ein Paar bilden.

Bei den Kationenaustauschern wird jeweils eine Leitung-26, 27, 28, 29 in den unteren Boden des Behälters und eine Leitung 3O₁ 31, 32, 33 in den oberen Boden des Behälters geführt. In der gleichen Art und Weise

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sind Leitungen 26», 27', 28·, 29' bzw. 30', 31', 32', 33' bei den Anionenaustauschern angeordnet. Eine Rohwasserleitung 25 ist an die Kationenaustauscher 1 bis 4 herangeführt und zweigen von ihr Leitungen 26, 27, 28, zu den einzelnen Kationenaustauschern ab und zwar derart, daß diese Abzweigleitungen in den unteren Boden einmünden. In diese Abzweigleitungen ist ein Ventil eingeschaltet. Die aus den oberen Böden austretenden Leitungen 30, 31, 32, 33 münden, unter Zwischenschaltung von Ventilen 12, in eine Leitung 34, die zu den Anionenaustauschern 5 bis 8 führt und von der, wieder unter Zwischenschaltung von Ventilen 21, Abzweigleitungen 26', 27', 28', 29' in den unteren Boden der Anionenaustauscher 5 bis 8 führen. Das vollentsalzte Wasser tritt aus den Anionenaustauschern 5 bis 8 durch die Leitungen 30, 31, 32, 33 aus, von wo es, über zwischengeschaltete Ventile 22, in eine Leitung 59 gelangt, die das entsalzte Wasser zum Verbraucher führt.

Von einem Säurebehälter^lührt eine Leitung 60, unter Zwischenschaltung verschiedener Ventile, zu einer Zuleitung 35, die zu den Kationenaustauschern führt und von einem Laugebehälter 38 führt eine Leitung 61, ebenfalls über verschiedene Ventile, in eine Leitung 37, die zu den Anionenaustauschern geführt wird. Diese Ventile sind zu einer gemeinsamen Schalteinheit 58 als Regenerierstation zusammengefaßt.

Wenn ein zusammengehörendes Paar der Behälter regeneriert werden soll, wird das Ventil 15 geöffnet, so daß zu den.Strömungsmessern 62 der Schaltstation 58 Treibwasser gelangt, welches von dort weitergeht zu den

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"beiden Injektoren 63. Dadurch wird über das Ventil konzentrierte Salzsäure "bzw. über das Ventil 17 Natronlauge angesaugt. Diese Natronlauge kann eine Konzentration zwischen 30 "bis 50 $> haben. Die Regeneriermittel werden in den Injektoren 63 auf die erforderliche Konzentration verdünnt und über die Leitungen 35 bzw. 37 dem jweils zu regenerierenden Behälter zugeleitet. Den beiden Ventilen 16 und sind noch Handventile zugeordnet, die zu einer genauen Einregulierung der anzusaugenden Säure- bzw. Laugemenge dienen. Wenn die gebrauchte Säure- bzw. Laugemenge abgesaugt ist, schaltet die Schaltstation automatisch einen Schritt water, d. h. es werden die Ventile 16 und 17 geschlossen, so daß keine Säure bzw. Lauge mehr angesaugt werden kann. Da das Treibwasser für die Injektoren weiterläuft, wird dies jetzt ohne Zusatz von Säure oder Lauge zu den Behältern gelangen und dient so zur Nachregeneration dieser beiden zu regenerierenden Behälterinhalte. Nach einer vorbestimmten Zeit werden dann die Ventile 18, 19 und geöffnet, über die die gebrauchte Spülung des Behälterpaares erfolgt. Wenn die Spülzeit beendet ist, werden sämtliche offenen Ventile der Schaltstation 58 geschlossen.

Das durch die Leitung 25 zufließende Rohwasser durchfließt die Eationenfilter von unten nach oben und tritt über die Ventile 11 in die Behälter 1 bis 4 ein. Dabei bleiben die Ventile 13 und 14 geschlossen. Das über die Leitungen 26 bis 29 in die Behälter 1 bis eintretende Wasser verläßt die Behälter über die Leitungen 30 bis 33 und gelangt, bei offenen Ventilen 12, in die Leitung 34 und von dort zu den Zuleitungen 26' bis 29'f die in den Boden der Anionenaustauscher 5 bis

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einmünden. Auch hier fließt das Wasser wieder von unten nach oben und verläßt die Austauscher 5 bis durch die Leitungen 30' bis 33' und gelangt über die offenen Ventile 22 in die Leitung 59 zum Verbraucher, da dieses Wasser nun voll entsalzt ist.

Wenn nach einer bestimmten vorher eingestellten Zeit ein Paar der Austauscher, also z.B. der Kationenaustauscher 1 und der Anionenaustauscher 5 regeneriert werden muß, dann werden die Ventile 11 und 12 bzw. 21 und 22 geschlossen und die Ventile 13 und 14 bzw. 23 und 24 geöffnet. Bei geöffnetem Ventil 15 gelangt das erforderliche Treibwasser zu den beiden Behältern 36 und 38, von wo Salzsäure durch die Leitung 60 bzw. Lauge mittels der Leitung 61 über die geöffneten Ventile 16 und 17 den beiden Behältern 1 und zugeführt werden. Die so verdünnten Regeneriermittel gelangen über das Ventil 13 zum Behälter 1 bzw. das Ventil 23 zum Behälter 5, durchfließen diese Behälter und werden über die geöffneten Ventile 14 bzw. 24 zu den Leitungen 39 bzw. 40 und damit zum Kanal 41 befördert. Pur den auf das Regenerieren folgende Spülvorgang werden die Ventile 16 und 17 geschlossen, die Ventile 18, 19 und 20 geöffnet. Wenn die Spülung beendet ist, werden alle Ventile an der Schalteinheit wieder geschlossen, ebenso die Ventile 13, 14 und 23, und die Ventile 11, 12 bzw. 21, 22 bei den Austauschern 1 bzw. 5 wieder geöffnet, so daß dieses Paar dem Betrieb wieder zugeschaltet ist.

Nach Ablauf der eingestellten Zeit wird durch die elektrische Schaltung das nächste Paar der Austauscher aus dem Betrieb genommen und regeneriert. Die Umschaltung

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auf Regenerierung des nächsten Behälterpaares kann auch in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit oder dem Wasserdurchsatz erfolgen. In diesem Pail sind nach den einzelnen Behältern Leitfähigkeitsmeßstellen oder Wassermesser mit Kontaktwerken eingebaut .

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung nur zur Teilentsalzung verwendet werden soll, dann wird nur die eine Hälfte der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebraucht, nämlich diejenige Hälfte, die die Kationenaustauscher enthält, also die Behälter 1 bis 4. Es wird in einem solchen Fall auch nur sozusagen die Hälfte der Schaltstation 58 gebraucht und nur ein Salzsäurebehälter 36.

Auch wenn es sich nur darum handelt, ein zufließendes Rohwasser zu enthärten, wird nur die eine Hälfte der Kationenaustauscher gebraucht. Der einzige Unterschied besteht darin, daß zum Regenerieren nicht 33 #ige Salzsäure verwendet wird, sondern eine Salzsole aus Kochsalz.

Soll eine Anlage der erfindungsgemäßen Bauart zum Filtern von Rohwasser, also beispielsweise zun Enteisen oder Entmanganen verwendet werden, so werden die Behälter 1 bis 8 nur mit Sand gefüllt und die Schaltstation 58 wird abgeschaltet* In diesem Fall wird ein Gebläse bzw. ein Kompressor zugeschaltet, mit dessen Hilfe Luft in die Behälter eingedrückt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Betreiben einer lonenaustauscheranlage zum Aufbereiten von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß die gebrauchten Ionenaustauscher in mehr als zwei Arbeitsgruppen parallel zueinander geschaltet werden und in vorbestimmten Intervallen einzeln aus dem Arbeitsprozess herausgenommen und regeneriert werden und nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozeß wieder eingeschaltet werden, worauf eine andere Arbeitsgruppe regeneriert werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vollentsalzen von Wasser eine gleiche Anzahl ' von Kationen- und Anionen-Austauschern vorgesehen sind, wobei das eintretende Rohwasser zuerst die Kationenaustauscher, dann anschließend die Anionenaustauscher durchfließt und in vorbestimmten Intervallen je ein Paar der Austauscher gegen den Rohwasserzufluß abgeschlossen und mit einer Regeneriereinrichtung verbunden werden, nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozeß wieder eingeschaltet werden, worauf ein anderes Paar der Austauscher regeneriert werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Enthärten und Teilentsalzen von Wasser •mehrere aus Kationenaustatfschern bestehende Arbeitsgruppen parallel zueinander geschaltet werden und in vorbestimmten Intervallen einzeln aus dem

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Arbeitsprozess herausgenoimiien und regeneriert werden und nach vollendeter Regenerierung in den Arbeitsprozess wieder eingeschaltet werden, worauf eine andere Arbeitsgruppe regeneriert werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Austauschen von Bikarbonaten und Nitraten im Wasser, mehrere aus Anionenaustauschern bestehende Arbeitsgruppen parallel zueinander geschaltet werden und in vorbestimmten Intervallen einzeln aus dem Arbeitsprozess herausgenommen und regeneriert werden und nach voll-

. endeter Regenerierung in den Arbeitsprozess wieder eingeschaltet werden, worauf eine andere Arbeitsgruppe regeneriert werden kann.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum kontinuierlichen Betreiben einer Anlage zum Vollentsalzen von Wasser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kationenaustauscher (1, 2, 3, 4) und Anionenaustauscher (5, 6, 7, 8) mittels Leitungen verbunden sind, derart, daß die Rohwasserleitung (25) Abzweigleitungen (26, 27, 28, 29) zu den Kationenaustauschern (1, 2, 3, 4) aufweist und von den Kationenaustauschern (1, 2, 3, 4) Leitungen (30, 31, 32, 33) zu einer Leitung (34) führen, wobei in jeder der Abzweigleitungen Ventile (11, 12, 13, 14) eingebaut sind, um die Austauscher einzeln abzuschalten, während eine abschaltbare Zuleitung (35) von einem Salzsäurebehälter (36) zu den Kntionen-· austauschern (1, 2, 3, 4) und eine ebensolche

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Zuleitung (37) von einem Lauge"behälter (38) zu den Anionenaustausohern (5, 6, 7, 8) geführt ist und ferner von allen Austauschern Leitungen (39, 40) zum Abflußkanal (41).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von den Zuleitungen (35, 37) und den Leitungen (39, 40), die zum Abflußkanal (41) führen, einzelne Abzweigleitungen (42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49) bzw. (50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57) die Verbindungen zu den Austauschern (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) herstellen, wobei in den Abzweigleitungen (42 bis 49 bzw. 50 bis 57) Ventile (13, 23 bzw. 14, 24) eingebaut sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale Schaltstation für das öffnen und Schließen der Ventile vorgesehen ist.

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