DE2012784A1

DE2012784A1 - Two layer exchange filter bed with regeneration

Info

Publication number: DE2012784A1
Application number: DE19702012784
Authority: DE
Inventors: Rudolf 6056 Heusenstamm Kraft Klaus 6096 Raunheim Brunner
Original assignee: Kraftwerk Union AG, 4330 Mulheim
Priority date: 1970-03-18
Filing date: 1970-03-18
Publication date: 1971-10-07
Also published as: DE2012784B2; DE2012784C3

Abstract

Filter comprises ion exchange materials of different effectiveness. The wak acid or basic layer, which requires slight excess of regenerating chemicals, is uppermost, with the stronger acid or basic layer, requiring more regenerating agent throughput, below it. between the two beds is a distribution system, permitting separate supply and removal of regenerating agent.

Description

Regenerierfähige Schichtbett-Ionenaustausch-Filtereinrichtung-Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung mit regenerierungsfähigen Schichtbett-Ionenaustauschfiltern. Die Erfindung hat dabei sowohl Bedeutung für Kationenfilter mit schwach und stark saurem Austauscher als auch Anionenfilter niit schwach und stark basischem Austauscher. In beiden Fällen werden Ionenaustauschstoffe unterschiedlicher Wirksamkeit angewendet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die bei möglichst geringem baulichem Aufwand eine hohe Auanutzung-des Regeneriermittels ohne Einbuße der Harzkapazität gewährleistet.Regenerative stratified bed ion-exchange filter device-die The invention relates to a device with regenerable bed bed ion exchange filters. The invention is important for cation filters with weak and strong acid exchanger as well as anion filter with weak and strongly basic exchanger. In both cases, ion exchangers of different effectiveness are used. The invention is based on the object to provide a device that at A high level of alluvial use of the regenerant with as little structural effort as possible guaranteed without sacrificing resin capacity.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung in der Weise gelöst, daß in ein und demselben Behälter ein stark und ein schwach saurer oder basischer Ionenaustauscher übereinander liegend untergebracht sind und sich unterhalb des einen geringeren Überschuß an Regenerier-Chemikalien benötigenden, schwachen Austauschers und oberhalb des einen höheren Regeneriermittelaufwand erfordernden Schichtbetts ein Verteilungssystem befindet, das das Regeneriermitte sowohl einzuleiten als auch getrennt abzuleiten gestattet.This object is achieved by the invention in such a way that in one and the same container has a strong and a weakly acidic or basic ion exchanger are placed one above the other and are located below the one lower one Weak exchanger requiring excess regeneration chemicals and above a distribution system for the layered bed, which requires a higher expenditure of regenerant is located to both introduce the regeneration agent and drain it away separately allowed.

Es ist bekannt, zur Regenerierung die Chemikalien im Gegenstrom zu der Strömungsrichtung im Betrieb einzuleiten. Hierzu sind auf Grund der Volumenänderung des Harzbettes Vorkehrungen getroffen. Dabei muß insbesondere der Nachteil in tau! genommen werden, daß zusätzlich eine bestimmte Höhe der Harzschicht für den Austausch unausgenützt bleibt. Dsmgegenüber wird bei der Einrichtung nach der Erfindung im 'rleichstrom, d.h. in der gleichen Strömungsrichtung wie bei dr Beladung gearbeitet.It is known to use the chemicals in countercurrent for regeneration initiate the flow direction during operation. This is due to the change in volume the resin bed has taken precautions. The disadvantage in particular must be in tau! be taken that in addition a certain height of the resin layer for the exchange remains unused. On the other hand, when setting up according to the Invention in direct current, i.e. in the same direction of flow as when loading worked.

L: sich sind bereits Regenerierverfahren bekannt, bei denen die Regenerierung im Gleichstrom vorgenommen wird. Dabei ist man aber gezwungen, zwei oder mehr Filter hintereinander zu schalten, um eine günstige Ausnützung der Regenerier-Chemikalien zu erreichen. Dies hat bisher einen großen baulichen Aufwand erfcrdert, da die einzelnen Filter mit ihren Filterbehältern getrennte Einheiten darstellen.L: Regeneration processes are already known in which the regeneration is carried out in direct current. But you are forced to use two or more filters to be switched one after the other in order to make good use of the regeneration chemicals to reach. This has so far required a great deal of construction work, since the individual Filters represent separate units with their filter containers.

Demgegenüber wird bei der Erfindung davon ausgegangen, daß Schichtbetten von stark und schwach sauren oder basischen Harzen verwendet werden, wobei die schwach sauren oder basischen Harze einen geringeren Ubsrschuß an Regenerier-Chemikalien benötigen. Wenn jetzt im Sinne der Erfindung diese unterschiedlicher Schichtbetten in ein und demselben Behälter untergebracht sind, so befinden sich die schwach sauren oder basischen Harze oben und die stark sauren oder basischen Harze unten in diesem Behalter.In contrast, it is assumed in the invention that layered beds of strongly and weakly acidic or basic resins can be used, the weak acidic or basic resins have a smaller excess of regeneration chemicals require. If now, in the context of the invention, these different layered beds are housed in the same container, so are the weakly acidic or basic resins at the top and the strongly acidic or basic resins at the bottom of this one Container.

Das Verteilungssystem in der Trennschicht zwischen den beiden Filterbetten enthält mit Vorteil zwei Drainageanordnungen.The distribution system in the separating layer between the two filter beds Advantageously contains two drainage arrangements.

Das Drainagesystei kann sowohl als Doppelleitung als auch als kombinierte Leitung ausgeführt werden. Im letzteren Fall kann die Umschaltung mit Hilfe geeigneter Absperrorgane vorgenommen werden. Weiterhin kann der Behälter eine gesonderte, mit Absperrorganen versehene Um£hrungsleitung auSweisen.The drainage system can be used as a double line as well as a combined one Line are executed. In the latter case, switching can be done with the help of suitable Shut-off devices are made. Furthermore, the container can have a separate Show bypass lines provided with shut-off devices.

Gegebenenfalls können für die Sicherstellung des umlaufes auch noch Zwischengefäße mit Pumpen oder Luftpolstern verwendet werden. Bei ausreichender statischer Höhe zwischen der Zugabestelle der Regenerier-Chemikalien und des Rohraustrittes am Ablauf kann die Umführungsleitung als Heberrohr mit entsprechendem überhub ausgebildet sein, sodaß zusätzlich keine Pumpen oder andere Einrichtungen mehr benötigt werden. Schließlich läßt sich auch eine Vereinfachung der Absperrorgane in dem Sinne bewerkstelligen, daß umindest ein Teil der Absperrorgane durch eineiVier-Wege-Armatur ersetzt ist.If necessary, you can also use Intermediate vessels with pumps or air cushions can be used. With sufficient static height between the point of addition of the regeneration chemicals and the pipe outlet At the outlet, the bypass line can be designed as a siphon pipe with a corresponding overstroke so that pumps or other devices are no longer required. Finally, it is also possible to simplify the shut-off devices in this sense accomplish that at least some of the shut-off devices are replaced by a four-way valve.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing.

Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, schematischer Darstellung. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem in Figur 1 gezeigten Schema eine Vier-Wege-Armatur dargestellt. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The figures show exemplary embodiments in their for the invention essential parts in a greatly simplified, schematic representation. The in The embodiment shown in FIG. 2 differs from that shown in FIG Scheme of a four-way valve shown. Same or corresponding parts are provided with the same reference symbols in both figures.

Innerhalb des Filterbehälters 1 befindet sich im unteren Bereich desselben die mit I bezeichnete Harzschicht, die als stark saures oder basisches Harz einen höheren Regeneriermittelaufwand erfordert. Die oben liegende Harzschicht II benötigt als schwach saures oder basisches Schichtbett einen geringeren Überschuß an Regenerier-Chemikalien. Im Zwischenbereich 20 zwischen den Schichten I und II befinden sich die Drainagesysteme 3 und 4. Das Chemikalienzulaufgefäß für die Regeneriermittel ist mit 2, ein Heberrohr mit 5 und der Abwasserablauf mit 6 bezeichnet.Inside the filter container 1 is located in the lower area of the same the resin layer labeled I, which is a strongly acidic or basic resin requires a higher amount of regenerant. The resin layer II on top is required as a weakly acidic or basic bed, a smaller excess of regeneration chemicals. The drainage systems are located in the intermediate area 20 between layers I and II 3 and 4. The chemical feed vessel for the regenerant is with 2, a siphon pipe denoted by 5 and the waste water drain with 6.

Im normalen Betrieb kommt das Rohwasser in Richtung des Pfeiles 7 durch das Ventil 8 zum Filterbehälter 1, durchfließt nacheinander die Schicht II und die Schicht I, um dann über die Leitung 9 mit dem Ventil 10 als Reinwasser in Richtung des Pfeiles 11 auszutreten. Beim Regeneriervorgang gelangen die Regenerier-Chemikalien aus dem Zulaufgefäß 2 in Richtung des Pfeiles 12 durch das geöffnete -Ventil 13 zum Drainagesystem 3 und fließen nach unten durch die Schicht I. Dieses Harz verlangt einen hohen Regeneriermittelaufwand, der nunmehr dadurch schergestellt ist, daß die gesamte Regeneriermittelmenge für beide Harzkomponenten über dieses Schichtbett geleitet wird. Bei geschlossenem Ventil 10 und geöffnetem Ventil 44 gel-angt das Regeneriermittel über das Heberrohr 5 in den o:beE;'Beeicki des Filterbehälters, durchströmt dann die obere Harzschicht II bis zum Drainagesystem 4. Die Chemikalien verlassen dann den Behälter durch die Rohrleitung 6 oder durch geeignete Öffnungen in gleicher Höhe. Das Ventil 15 am Ende der Leitung 6 gestattet ein Ablaufen des Abwassers in Richtung des Pfeiles 16.During normal operation, the raw water comes in the direction of arrow 7 through the valve 8 to the filter container 1, the layer II flows through one after the other and the layer I, then via the line 9 with the valve 10 as pure water in Exit in the direction of arrow 11. During the regeneration process, the regeneration chemicals arrive from the feed vessel 2 in the direction of arrow 12 through the opened valve 13 to drainage system 3 and flow down through layer I. This resin requires a high amount of regenerant, which is now created by the fact that the total amount of regenerant for both resin components over this bed is directed. When valve 10 is closed and valve 44 is open, this is the case Regenerating agent via the siphon pipe 5 into the o: beE; 'Beeicki of the filter container, then flows through the upper resin layer II to the drainage system 4. The chemicals then leave the container through the pipe 6 or through suitable openings at the same height. The valve 15 at the end of the line 6 is permitted drainage of the waste water in the direction of arrow 16.

Bei ausreichend hoher Anbringung des Zulaufgefäßes 2 für die Regenerier-Chemikalien laufen diese durch die Schwerkraft über die untere lonenaustauscherschicht dem Heberrohr zu. Sobald das Ventil 15 in dem Abwasserlauf 6 geöffnet ist, fließt die im oberen Behälterteil befindliche Flüssigkeit ab. Dadurch wird infolge des so entstehenden Vakuums infolge Heberwirkung im Heberrohr 5 erreicht, daß die Chemikalienreste der Schicht I über die Harzschicht II geleitet werden. Die Chemikalien werden dort fast vollständig verbraucht. Es fließt nur noch Wasser mit geringem Chemikalienüberschuß ab.If the feed vessel 2 for the regeneration chemicals is installed high enough these run by gravity over the lower ion exchange layer of the siphon tube to. As soon as the valve 15 is opened in the sewer 6, the flows in the upper Liquid located in the container part. This is due to the resulting Vacuum as a result of the siphon effect in the siphon tube 5 achieved that the chemical residues of the Layer I are passed over the resin layer II. The chemicals are almost there completely consumed. Only water with a small excess of chemicals flows away.

Der Behälter 1 ist bei den dargestellten Ausführungsbeispielen noch zusätzlich mit einer Entlüftungseinrichtung versehen, die aus einem Rohr 17 mit Ventil 18 besteht. Bei Ausnutzung der Heberwirkung im Heberrohr 5 ist das Ventil 18 selbstverständlich zu schließen. Im übrigen kann man den Umlauf auch dadurch sicherstellen, daß man Pumpen oder Buftpolster verwendet. Die Einleitung des Regeneriermittels kann sowohl in einem vollständig gefüllten Behälter vorgenommen werden, es ist aber auch möglich, den Behälter bis zur oberen Harzschicht zu entwässern, wozu dann das Entlüftungsventil 18 geöffnet werden müßte. Jetzt kann man die beiden Regeneriervorgänge stufenweise nacheinander ablaufen lassen. Dies kann in der Weise vollzogen werden, daß zunächst das gesamte Regeneriermittel die untere Schicht I durchsetzt. Das Esgeneriermittel dient danach durch Rückführung über die Leitung a unmittelbar zum Auffüllen des Freiraumes oberhalb des Harzvolumens. Erst wenn diese Füllung vollendet ist, wird das Ventil 15 in der Leitung 6 geöffnet.The container 1 is still in the illustrated embodiments additionally provided with a venting device, which consists of a pipe 17 with Valve 18 consists. When the siphon effect in the siphon tube 5 is used, the valve is 18 of course to close. Incidentally, you can also use it to circulate make sure pumps or air cushions are used. The introduction of the regenerant can be done both in a completely filled container, but it is it is also possible to drain the container up to the upper resin layer, for which purpose that Vent valve 18 would have to be opened. Now you can do the two regeneration processes let them run off one after the other. This can be done in the way that initially all of the regenerant penetrates the lower layer I. The Esgenerator is then used by recirculation via line a directly to fill up the Free space above the resin volume. Only when this filling is completed will the valve 15 in the line 6 is opened.

Während die geschilderte Regeneriermethode darüber hinaus noch eine Kontrolle der Wirksamkeit des Regeneriermittels nach Durchsetzen der Harzschicht I erlaubt, kann man, wenn der Zustand der Chemikalien bekannt ist, ein Verfahren anwenden, bei dem ohne Kontrolle des Auslaufes am Abwasserablaß hinter dem Ventil 15 die Regenerierung selbsttätig vorgenommen wird.While the described regeneration method also has a Check the effectiveness of the regenerant after penetrating the resin layer I allowed one, if the condition of the chemicals is known, a procedure apply to the without checking the outlet at the waste water outlet the regeneration is carried out automatically behind the valve 15.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Vereinfachung der zu betätigenden Armaturen in dem Sinne vorgenommen worden, daß hier eine Vier-Wege-Armatur 19 vorgesehen ist. Durch diese Vier-Wege-Armatur wird sowohl die Verbindung zum Heberrohr 5 als auch ein unmittelbarer Weg der Austrittsleitung 6 geschaffen.In the embodiment shown in Figure 2 is a simplification the valves to be operated have been made in the sense that here a four-way valve 19 is provided. Through this four-way fitting, both the connection to the Siphon pipe 5 as well as a direct path of the outlet line 6 are created.

5 Patentansprüche 2 Figuren5 claims 2 figures

Claims

Patent claim ¢ 1. Regenerative stratified bed ion exchange filter device with ion exchange substances of different effectiveness, characterized in that that in one and the same container one strongly and one weakly acidic or basic Ion exchangers are placed one above the other and located below the weakly acidic ones that require a smaller excess of regeneration chemicals or basic exchanger and above that a higher amount of regenerant Requiring bed of a distribution system (20) is located, which the regenerant both to be introduced and to be derived separately.

2. Device according to claim 1, characterized in that the distribution system (20) contains two drainage arrangements (3, 4).

3. Device according to claim 2, characterized in that one Switchable combined pipeline with shut-off devices for the drainage systems (3,4) is provided.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that a bypass line (5) provided with shut-off devices (14) for the container (1) is provided.

5. Device according to claim 1 to 4, characterized by a multiple shut-off device in the sense of a four-way valve (19) in the drainage and diversion paths.