DE3531404C2

DE3531404C2 -

Info

Publication number: DE3531404C2
Application number: DE3531404A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 5277 Marienheide De Winkler
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1985-09-03
Filing date: 1985-09-03
Publication date: 1988-08-25
Also published as: FR2586671A1; DE3531404A1; ZA866622B; CH667598A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Anspruch des vorstehenden Anspruches 1 genannten Art.

Ein solches Verfahren ist aus den am 07. Mai 1953 ausgelegten Unterlagen der deutschen Patentanmeldung R 1455 IVb/12d bekannt. Zur Entfernung von Salzen und/oder organischen polaren Substanzen aus einer Lösung, z. B. einer Zuckerlösung, wird die Lösung mit einer Mischung eines an sich bekannten quaternären Ammonium-Hydroxylaustauschers und eines an sich bekannten Wassertoffaustauschers in Berührung gebracht. Zur Regenerierung werden die Austauscher voneinander getrennt und durch die Schicht quaternären Ammoniumharzes wird eine Lösung von Natriumhydroxid und durch die Schicht des Wasserstoff-Austauschers eine Lösung von HCl oder H₂SO₄ geleitet. Danach werden die Austauscher von überschüssigem Regenerierungsmittel freigewaschen und können dann wieder verwendet werden. Bei dem bekannten Verfahren ist somit die Regenerierung sehr aufwendig.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren der vorstehend genannten Art anzugeben, das hinsichtlich der Regenerierung vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Wasser zunächst über das Anionenharz und danach über ein Natriumkationenharz geführt wird und beide Harze mit einer Lösung von Natriumchlorid und Natriumhydroxid regeneriert werden. Da das Wasser zunächst über das Anionenharz geführt wird, werden die organischen Substanzen bzw. die kolloiddispersen Stoffe entfernt. Durch das stark saure Kationenharz werden die Kationen im Zulaufwasser entfernt, die in nachfolgenden Behandlungsschritten stören könnten, insbesondere zu einer irreversiblen Verschmutzung von semipermeablen Membranen führen könnten, insbesondere im Falle von zweiwertigen Erdalkaliionen.

Eine Trennung der Austauscharzanteile ist nicht erforderlich, da beide Harze mit ein und demselben Regenerierungsmittel, nämlich der Lösung von Natriumchlorid und Natriumhydroxid regeneriert werden können. Der Anteil der beiden Harz-Typen an der erforderlichen Gesamtmenge richtet sich nach der organischen Belastung und dem Ionenangebot im Zulaufwasser unter Berücksichtigung der kinetischen und hydraulischen Eigenschaften der Harzprodukte.

Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung brauchen keine Konditionierungsmittel eingesetzt werden. Die beiden Harze werden ohne Schwierigkeiten in ein und demselben Filterbehälter eingebracht und somit von einer gemeinsamen Regeneriereinrichtung regeneriert.

Aus der DE-AS 11 74 983 sind gelbe bis gelbbraune Harze in gebrochenem Korn oder in Perlform bekannt, die sich unter anderem auch für die Adsorption von Detergentien aus Wasser eignen. Es findet sich dort der Hinweis, daß die Regenerierung der porösen Polyiminharze zweckmäßigerweise mit alkalischer Kochsalzlösung erfolgen soll. Es findet sich hierin jedoch keinerlei Hinweis darauf, daß es zweckmäßig ist, einen Anionenaustauscher und einen Kationenaustauscher, die in getrennten Schichten angeordnet sind, mit einer Lösung aus Kochsalz und Natriumoxid zu regenerieren. Schließlich ist weiter aus dem deutschen Buch "Ionenaustauscher" von K. Dorfner, 3. Auflage (1970), Seite 23 bekannt, daß stark saure Kationenaustauscher mit Natriumchlorid und stark basische Anionenaustauscher vom Typ I ebenfalls mit Natriumchlorid regeneriert werden können. Auch hierin findet sich kein Hinweis, als Regenriermittel eine Lösung von Natriumchlorid und Natriumhydroxid zu verwenden und diese durch getrennte Schichten zweier verschiedener Harze zu führen.

Es tritt kein Mehrverbrauch an Waschwasser und Regene rierchemikalien auf; auch ist keine Erhöhung der Regene rationszeit zu erwarten.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und besitzt mindestens einen Behälter zur Aufnahme von Adsorberharz.

Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter in Strömungsrichtung des Wasser gesehen zunächst eine Schicht eines stark basischen makroporösen Anionenharzes und danach eine Schicht des Natriumkationenharzes eingebracht ist.

Die Erfindung soll nun anhand der Figur am Beispiel der Reinigung von Uferfiltrat näher erläutert werden.

Das Uferfiltrat UF wird unter Zugabe von Ca(OH)₂ in einem Behälter 1 entkarbonisiert. In einem dem Behälter 1 nach geschalteten ersten Filter 2 werden über ein Kiesbett 2 a ungelöste Feststoffe entfernt. Danach tritt das Wasser in einen Filterbehälter 3 ein, in dem sich eine obere Schicht von stark basischem makroporösem Anionenharz 3 a und eine untere Schicht von stark saurem Kationenharz 3 b befindet. Das Ablaufwasser wird unter Zugabe von HCl, Cl₂ und Polyphosphat über einen Feinfilter 4 einer Umkehros mosestufe 5 zugeleitet und gelangt schließlich über eine Ionenaustauscherstufe 6 in den Prozeß. Durch die gestri chelte Linie 4 ist angedeutet, daß dem Filterbehälter 3 eine Regeneriereinrichtung zugeordnet ist, die als Re generiermittel NaCl + NaOH zuführt.

Das stark basische Anionenharz liegt in dem Betriebszu stand des Filters in der Cl-Form vor. Das Harz reduziert die organischen Substanzen und die kolloiddispersen Stof fe adsorptiv. Das stark saure Kationenharz 3 b ist ein Kationenharz in der Na⁺-Form. Das stark saure Kationenharz kann gemäß der folgenden Reaktionsgleichung, die zu einer Ver schmutzung der Membran führenden Kationen im Zulaufwasser aufnehmen:

Harz-2 Na⁺ + (Ca⁺⁺/Mg⁺⁺/Ba⁺⁺/Sr⁺⁺) →
Harz-(Ca⁺⁺/Mg⁺⁺/Ba⁺⁺/Sr⁺⁺) + 2 Na⁺.

Es hat sich dabei herausgestellt, daß die Bindungsfestig keit von Ba⁺⁺ und Sr⁺⁺ an das Harz (Kationenaustauscher) nahe der Bindungsfestigkeit von Ca⁺⁺ und Mg⁺⁺ liegt, so daß in allen Fällen ein guter Wirkungsgrad des Ionenaus tausches gegen Na⁺⁺ gewährleistet ist.

Für die Regeneration des stark basischen makroporösen An ionenharzes wurde bisher eine alkalische NaCl-Lösung eingesetzt. Eine Wiederbelebung des stark sauren Kationenharzes ist mit demselben alkalischen Regeneriermit tel möglich. Als Regenerier mittel wird Natriumchlorid und als alkali scher Partner im Regeneriermittel Natriumhydroxid eingesetzt.

Die Regeneration des erschöpften Kationenharzes läuft nach folgender Reaktionsgleichung ab:

Harz-(Ca⁺⁺/Mg⁺⁺/Ba⁺⁺/Sr⁺⁺) + 2 NaCl →
Harz-2 Na⁺ + (Ca⁺⁺/Mg⁺⁺/Ba⁺⁺/Sr⁺⁺).

Somit werden beide Harze mit demselben Regeneriermittel regeneriert.

Es soll abschließend daraufhingewiesen werden, daß die neue Kombination (zwei verschiedene Harze mit einem Re generiermittel, insbesondere zwei verschiedene Harze in einem Filterbehälter), sowohl in einem Schichtbettver fahren, Zwei- oder Mehrkammersystem bei Regeneration im Gleichstrom oder Gegenstrom betrieben werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen organischer und/oder kolloiddisperser Bestandteile aus von ungelösten Feststoffen befreitem Wasser mittels eines durch ein alkalisches Regeneriermittel regenerierbares stark basisches makroporöses Anionenharz, bei dem das Wasser zusätzlich über ein stark saures Kationenharz geführt wird und die beiden Harze in einem Filterbehälter angeordnet sind, dadurch gekenn zeichnet, daß das Wasser zunächst über das Anionenharz und danach über ein Natriumkationenharz geführt wird und beide Harze mit einer Lösung von Natriumchlorid und Natriumhydroxid regeneriert werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens einem Behälter zur Aufnahme von Adsorberharz, dadurch gekenn zeichnet, daß in dem Behälter in Strömungsrichtung des Wassers gesehen zunächst eine Schicht eines stark basischen makroporösen Anionenharzes und danach eine Schicht des Natriumkationenharzes eingebracht ist.