DE1918986C3 - Verfahren zum Enthärten und/oder Entsalzen von Wasser und anschließender Regeneration des Austauschen - Google Patents

Description

austauschermasse bzw. in eine solche für Anionenaustauschermasse gefördert, und daß die Austauschermassen aus diesen Räumen für jeweils getrennte Regenerierungen abgezogen werden.

Durch eine derartige Weiterbildung das Verfahrens erreicht man, daß der Gegenioneneffekt nur noch in den relativ kleinen Stufen der Unterteilung der Austauscherkolonne wirksam wird, da durch den stets nach einem Kationenaustausch erfolgenden Anionenaustausch das durch den ersteren sauer werdenden Wasser darauffolgend wieder neutral wird. Man erreicht weiterhin den großen Voneil, eine kontinuierliche Arbeitsweise bei der Vollentsalzung beibehalten zu können, ohne die aus der Mischbettechnik bekannten Nachteile Obernehmen zu müssen. Durch die Anwendung dieses Verfahrens werden die Kationen- und Anionenaustauschermassen in je einem Regenerierkreislauf umgewälzt Es ist vorteilhaft, zur Durchführung des Verfahrens die Austauscherkolonne mit eingesetzten Böden zu verwenden, die für das Wasser durchlässig sind, aber nicht für die Austauschermassen. Zweckmäßig sind auch die durch die Böden gebildeten Stufen, die durch Rohrleitungen alternierend miteinander verbunden, d. h. jeweils alle Kationenaustauscherstufen und die Anionenaustauscherstufen sind in Serie durch die Rohrleitungen miteinander verbunden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.

Für das Verfahren gemäß der Erfindung sind im wesentlichen eine Austauscherkolonne 1 für die Vollentsalzung des Rohwassers, zwei Regenerierkc'onnen 2 und 3, zwei Waschkolonnen 3 und 4, für die Waschung der Austauschermasse vorhanden.

Am unteren Teil der Austauscherkolonne 1 befindet sich ein dicht abschließender Zwischenboden 5, über dem im Mantel der Austauscherkolonne 1 die Rohwasserzulaufleitung 6 mündet. Das Rohwasser, d. h. das zu behandelnde Wasser wird von einer Rohwasserpumpe 7 gefördert und ist mittels eines Ventiles 8 regulierbar. Oberhalb des Einlaufs befinden sich Lochböden 9 in regelmäßigen Abständen übereinander. Der Abstand zweier Lochböden ergibt eine Austauscherstufe. Die einzelnen Stufen 10, 11, 12 und 13 sind unter Auslassung der benachbarten durch Rohre 14,15, 16 miteinander verbunden. Von den tiefst-gelegenen Stufen 10 und 11 führen die Rohre 16 und 17 in am Fuß der Kolonne gelegene Gegendruckkammern 18 und 19, in denen sie durch verstellbare Platten 20 und 21 verschließbar sind. Von den Räumen der Cegendruckkammern führen Leitungen 22 und 23 zu den oberen Enden der Regenerierkolonnen 2 und 3. Am Kopf der Regenerierkolonnen zweigt je eine Leitung 24 und 25 ab, die unter Einschaltung, je eines Überlaufgefäßes 26 und 27 zu einer Pumpe 28 und 29 führt Von der Pumpe wird über je eine Leitung 30 und 31 die verbrauchte und überschüssige Regeneriermittellösung in die Gegendruckkammern 18 und 19 gefördert. Die Regenerierkoionnen 2 und 3 weisen an ihren unteren Enden Böden 32 und 33 auf, durch die sie mit den Waschkolonnen 3 und 4 verbunden sind. Die Waschkolonnen sind im Durchmesser kleiner. Die Regeneriermittellösung wird durch den Einlauf 34 bzw. 35 in die Regenerierkolonnen gegeben, nachdem sie von je einer Pumpe 36 und 37 aus einem Vorratsbehälter gefördert wurden. Da sowohl die im Rohwasser befindlichen Anionen als auch die Kationen durch OH- bzw. Η-Ionen ersetzt werden müssen, finden zwei verschiedene Regeneriermittelkolonnen für die beiden Regenerierkreisläufe Verwendung.

Durch die Leitung 34 wird Natronlauge, durch die Leitung 35 Salzsäure gefördert Oberhalb des Einlaufs für die Regeneriermittellösungen befindet sich eine Lochplatte oder eine mit Düsen besetzte Verteilervorrichtung 38 und 39, auf der Füllkörper 40 für die weitere Verteilung der Regeneriermittellösung geschichtet sind. Die Höhe der Füllkörperschicht reicht bis an die obere Kante der Waschkolonne 3. Die unteren Teile der

to Waschkolonne 3 und 4 ragen in Gegecdruckkammern 41 bzw. 42 hinein. Die öffnungen der Waschkolonnen können mit Hilfe verstellbarer Platten 43 und 44 geschlossen bzw. geöffnet werden. Durch eine Zuleitung 45 bzw. 46, in der jeweils eine Hilfspumpe 47 bzw. 48 liegt, wird aus der Reinwasserleitung 49 Wasser als

Gegendruckflüssigkeit in die Gegendruckkammern 41

und 42 gedruckt Die Reinwasserleitung 49 zweigt am

Kopf 50 der Austauscherkolonne ab. Von den Gegendnickkammern 41 und 42 führen

Förderleitungen 51 und 52 in fester und dichter Verbindung durch den Kopf 50 der Austauscherkolonne 1 und ragen in die Stufen 12 und 13 der Austauscherkolonne 1 hinein. Oberhalb der Gegendruckkammern 42 und 43 befinden sich Ringkammern 54 und 55, von denen aus durch in der Zeichnung nicht dargestellte Ringdüsen Waschflüssigkeit in die Waschkolonne 3 und 4 gelangen kann. Diese Waschflüssigkeit stammt aus den Leitungen 45 unJ 46.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens

jo ist folgende:

Durch die Rohwasserzulaufleitung 6 wird das zu reinigende Rohwasser gefördert; es gelangt über die Lochböden 9 langsam zum Kopf 50 der A:jstauscherkolonne. Während dieses Vorganges passiert es die Stufen 10 und 12, in denen die Kationen des Rohwassers, hauptsächlich Ca, Mg, Ka und Na-Ionen durch H-Ionen ersetzt werden. In den dazwischenliegenden Stufen 11 und 13 wird das Rohwasscr von seinen Anionenanteilen, in der Hauptsache Cl, SO₄, CO₃ und HCOj-Ionen befreit, indem diese Ionen durch OH-Ionen ersetzt werden. Das gereinigte Rohwasser verläßt im vollentsalzten Zustand die Austauscherkolonne durch die Leitung 49 und kann aus dieser entnommen werden. Teile des Reinwassers werden durch die Pumpen 47 und 48 entnommen und beaufschlagen die Gegeildruckkammern 41 und 42. Aus den Waschkolonnen, die das Reinwasser nach oben steigend durchströmt, fallen die regenerierten Austauschermassen nach unten und werden über die Leitung 51 oder 52 in ihre jeweiligen Stufen in Austauscherkolonne gefördert. Die Austauschermassen bilden in der Austauscherkolonne Wirbelschichten; durch die Oberströmrohre 14,15,16 und 17 gelangen die Austauschermassen, die für sich getrennt bleiben, in die Gegendruckkammern 18 und 19 am Fuß der Austauscherkolonne.

Dort werden sie über die Leitung 22 und 23 den Regenerierkolonnen 2 und 3 zugeführt. Das Zuführen geschieht durch verbrauchte Regeneriermittellösung, die über die Leitung 24 und 25 mit Hilfe der Pumpen 28 und 29 in die Gegendruckkammer gedrückt wird. In den Regenerierkolonnen sinken die Austauschcrmassen nach unten und werden dabei durch die aus den Leitungen 34 und 35 stammende Regeneriermittellösung wieder regeneriert.

In den Regenerierkolonnen werden die Metallionen

wieder durch Wasserstoffionen, stammend aus der Salzsäure, ersetzt, während die Säurerestionen durch OH-lonen der Natronlauge ersetzt werden.

Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Enthärten und/oder Entsalzen von Wasser und anschließender Regeneration des Austauschers mittels einer im Gegenstrom zu dem s zu behandelnden Wasser führbaren, beladbaren, mit Regeneriermittel regenerierbaren und mit Waschflüssigkeit waschbaren sowie nach erfolgter Vorbehandlung im Kreislauf der Beladung wieder zuriickführbaren Austauschermasse, wobei man das BeIa- to den, Regenerieren und Waschen der Austauschermasse in Wirbelschichten durchführt und einen Teil des verbrauchten Regeneriermittels zur Förderung benutzter Austauschermasse in eine Regenerierkolonne Im Kreislauf leitet, und wobei man ebenfalls mit einem im Kreislauf geführten Teil des Reinwassers sowohl die regenerierte Austauschermasse in einer Waschkolonne wäscht als auch diese Austauschermasse aus der Waschkolonne über eine Gegendruckkammer in eine Austauscherkolonne fördert und wobei man das dem Regenerieren der Austauschermasse dienende Regeneriermittel kontinuierlich im Gegenstrom zur Austauschermasse führt,nach Patent 1280 761, dadurch gekennzeichnet, daß das zu enthärtende und/oder zu entsalzende Wasser alternierend durch mit Kationen- bzw. Anionenaustauschermasse gefüllte Räume geführt wird, und daß jede Art von Austauschermasse im Bereich deren Wirbelschicht aus dem ihr zugeordneten Raum durch Überströmrohre abgezogen und in den Bereich des Bodens des darunterliegenden, für die gleiche Austauschermasse vorgesehenen Raumes zugeführt wird, sowie jede Austauschermasse aus dem Bereich der Wirbelschicht des jeweils letzten Raumes in eine am Fuß der Kolonne gelegene Gegendruckkammer für Kationenaustauschermasse bzw. in eine solche für Anionenaustauschermasse gefördert, und daß die Austauschermassen aus dieser Räumen für jeweils getrennte Regenerierungen abgezogen werden.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Enthärten und/oder Entsalzen von Wasser und anschließender Regeneration des Austauschers mittels einer im Gegenstrom zu dem zu behandelnden Wasser führbaren, beladbaren, mit Regeneriermittel regenerierbaren und mit Waschflüssigkeit waschbaren sowie nach so erfolgter Vorbehandlung im Kreislauf der Beladung wieder zurückführbaren Austauschermasse, wobei man das Beladen, Regenerieren und Waschen der Austauschermasse in Wirbelschichten durchführt und einen Teil des verbrauchten Regeneriermittels zur Förderung benutzter Austauschermasse in eine Regenerierkolonne im Kreislauf leitet, und wobei man ebenfalls mit einem im Kreislauf geführten Teil des Reinwassers sowohl die regenerierte Austauschermasse in einer Waschkolonne wäscht als auch diese Austauschermasse aus der Waschkolonne über eine Gegendruckkammer in eine Austauscherkolonne fördert und wobei man das dem Regenerieren der Austauschermasse dienende Regeneriermittel kontinuierlich im Gegenstrom zur Austauschermasse führt, nach Patent 12 80 761.

   Bei dem Verfahren gemäß dem Hauptpatent wird eine zu behandelnde Flüssigkeit, z. B. ein zu enthärtendes Wasser, in einer sogenannten Beladungskolonne im Gegenstrom zu einem Austauscher geführt und es wird die Geschwindigkeit der durch diese Kolonne geleiteten Medien, d.h. Wasser und Ionenaustauscher, so gesteuert, daß der Austausch zwischen den Medien in turbulenten Wirbelschichten erfolgt Analog diesem Austausch zwischen den Medien erfolgt ein Austausch zwischen dem beladenen Austauscher und einem Regeneriermittel bzw. zwischen dem Austauscher und einer Waschflüssigkeit, wobei letzterer Austausch um Restanteile von Regeneriermittel am Austauscher zu entfernen vorgenommen wird, um diesen Austauscher wieder der erneuten Beladung zuzuführen. Um dieses Verfahren bei der Vollentsalzung einer wäßrigen Lösung zu verwenden, ist man gezwungen, wenigstens zwei Austauscherkolonnen mit ihren oben genannten Kreisläufen in Serie zu schalten. Hierbei tritt aber die mit fortschreitendem Austausch in der ersten Austauscherkolonne, also dort von unten nach oben, ein zunehmender Gegenioneneffekt ein. Beim Austausch von Metallionen, wie z. B. Ca, Mg, Na, Ka gegen Wasserstoffionen wird die wäßrige Lösung zunehmend sauer. Die freiwerdenden Wasserstoffionen (H-Ionen) drücken das Austauschgleichgewicht in die für den Austausch ungünstige Richtung, das bedeutet, der Austauschwirkungsgrad sinkt Andererseits wird erkennbar, daß dieser Wirkungsgrad steigen muß, wenn die Lösung neutral wäre, d. h. wenn man gbichzeitig den Anionena-istausch, z. B. SO₄, Cl, CO₃, HCO₃ durch OH, vornehmen und damit die Η-Ionen neutralisieren würde.

   Durch die GB-PS 8 49 979 ist ein Verfahren zum Behandeln von Flüssigkeiten bekannt geworden, bei dem in alternierenden Stufen Austauschermassen verwendet werden, durch die die zu behandelnde Flüssigkeit ebenfalls alternierend von Stufe zu Stufe geleitet wird. Die Austauschermassen in den Räumen werden getrennten Regenerierprozessen unterzogen, um sie erneut der Behandlung der Flüssigkeit zuzuführen. Das Zu- und Abführen dieser Austauschermassen geschieht bei dieser bekannten Ausführung dieskontinuierlich, so daß diese Entgegenhaltung schon von der Verfahrensweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht direkt in Einklang gebracht werden kann. Hinzu kommt, daß das Abziehen der jeweils beladenen Austauschermassen aus dem jeweiligen Raum bei dieser bekannten Ausführung nicht im Bereich der Wirbelschichten, sondern im Bereich des jeweiligen Bodens des Raumes erfolgt, so daß davon ausgegangen werden kann, daß das bekannte Verfahren weder kontinuierlich betrieben, noch die für optimale Austauschprozesse notwendige Wirbelschicht-Zonen aufweist.

   Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zu Grunde liegt, das Verfahren gemäß dem Hauptpatent dahingehend weiterzubilden, daß dieses mit einem guten Wirkungsgrad auch für die Vollentsalzung angewendet werden kann.

   Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, <Jaß das zu enthärtende und/oder zu entsalzende Wasser alternierend durch mit Kationen- bzw. Anionenaustauschermasse gefüllte Räume geführt wird und daß jede Art von Austauschermasse im Bereich deren Wirbelschicht aus dem ihr zugeordneten Raum durch Überströmrohre abgezogen und im Bereich des Bodens des darunterliegenden, für die gleiche Austauschermasse vorgesehenen Raumes zugeführt wird, sowie jede Austauschermasse aus dem Bereich der Wirbelschicht des jeweiligen letzten Raumes in eine am Fuß der Kolonne gelegene Gegendruckkammer für Kationen-