CH668367A5

CH668367A5 - Spuel- oder speicherkolonne.

Info

Publication number: CH668367A5
Application number: CH5026/85A
Authority: CH
Inventors: Kurt Marquardt
Original assignee: Hager & Elsaesser
Priority date: 1984-12-24
Filing date: 1985-11-25
Publication date: 1988-12-30
Also published as: DE3447416C2; US4684464A; JPH0468984B2; JPS61216739A; DE3447416A1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Spül- oder Speicherkolonne, die mit einer nach dem Festbettverfahren betriebenen Adsorptions- oder Ionenaustauscherkolonne zum Behandeln von Flüssigkeiten in Verbindung steht, wobei in die Adsorptions- oder Ionenaustauscher-Kolonne Tauchleitungen für den Abzug bzw. die Zufuhr des Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterials hineinragen.

Durch die DE-OS 33$vl3$v471 ist eine derartige Speicherkolonne für einen Mischbettfilter mit interner Regeneration bekanntgeworden. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird nach dem Auftrennen der erschöpften Ionenaustauschermasse und Regenerieren und Auswaschen der beiden Komponenten, die im Bereich der Grenzfläche Kationen/ Anionenaustauscher befindliche Ionenaustauscher aus dem Mischbettfilter entfernt und einer Speicherkolonne zugeführt.

Schwierig ist es jedoch bei diesem bekannten Mischbettfilter, dass der vollständige Abzug, der im Bereich der Grenzfläche befindlichen Kationen/Anionenaustauscher befindliche Ionenaustauscher aus dem Mischbettfilter und die Überführung in die Speicherkolonne sich nicht automatisch durchführen lässt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spül- oder Speicherkolonne für die eingangs beschriebenen Einrichtungen zu schaffen, bei der durch Verwendung einfacher Mittel nur ein vorbestimmtes Volumen des Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterials aus der Betriebskolonne in die Spül- oder Speicherkolonne automatisch zugeführt werden kann, unabhängig von der Eintauchtiefe des Tauchrohres für den Materialabzug in der vorgeschalteten Adsorptions- oder Ionenaustauscherkolonne.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass eine von oben in die Spül- oder Speicherkolonne reichende Zufuhr- und Abzugsleitung für das Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterial vorgesehen ist und dass die Spül- oder Speicherkolonne mindestens eine in sie hineinragende, mit Eintrittsöffnungen vorgesehene Entnahmeleitung für Transportwasser ausweist, wobei die Eintrittsöffnungen in der Entnahmeleitung so ausgebildet sind, dass sie flüssigkeitsdurchlässig, aber undurchlässig für das Ionenaustauscheroder Adsorptionsmaterial sind und dass das Niveau der obersten Eintrittsöffnung etwa der gewünschten Einfüllhöhe des zu spülenden Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterials entspricht.

Vorzugsweise ist die Entnahmeleitung für das Transportwasser höhenverstellbar angeordnet.

Die Transportwasserentnahmeleitung kann auch in Form eines Verteilers ausgebildet sein.

Dadurch werden gegenüber dem bekannten Stand der Technik folgende Vorteile erzielt:

a) Konstruktiv sehr einfach b) Geringere Anlagenkosten c) Nicht störanfällig d) Keine zusätzliche Messkolonne nötig e) Automatische Volumenmessung gegeben f) Abzug des Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterials aus jeder beliebigen Höhe aus der der Spül- oder Speicherkolonne vorgeschalteten Betriebskolonne

Die erfmdungsgemässe Vorrichtung ist nicht nur beschränkt in seiner Anwendung als Speicher. Eine derartige Vorrichtung kann auch als Spülkolonne für das verunreinigte bzw. nicht regenerierte Ionenaustauschermaterial verwendet werden, siehe hierzu Fig. 1 und 2 und der zugehörigen Beschreibung.

Die Erfindung ist mit weiteren Einzelheiten in den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Die gleichen Bezugszeichen gelten für die Figuren 1,2 und 3.

Figur 1 Schematische Darstellung einer Ionenaustauscheranlage (Kationen- oder Anionenaustauscher) bzw. Filteranlage mit Betriebskolonne und Spülkolonne.

Figur 2 Schematische Darstellung einer Ionenaustauscheranlage (Kationen- oder Anionenaustauscher) mit Betriebs- und Spülkolonne

Figur 3 Schematische Darstellung einer Mischbettanlage mit Betriebskolonne und Speicher-Kolonne.

Die dargestellte Ionenaustauscher- bzw. Filtrationsanlage nach Fig. 1 enthält zwei Behälter, nämlich eine Betriebskolonne 1 und eine Spülkolonne 2, die zusammen ein geschlossenes, hydraulisches Drucksystem bilden. Die zu behandelnde Flüssigkeit, z.B. Wasser, tritt durch eine mit einem Ventil 5 absperrbare Leitung 14 von unten in die mit Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterials gefüllte Betriebskolonne 1, in der beim Ionenaustauschersystem das Ionenaustauschermaterial als Festbett enthalten ist, ein. Zufuhr und Abzug des Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterials 3 in die bzw. aus der Betriebskolonne 1 ist nur durch die Tauchleitung 17 für die Entnahme, die Leitungen 18,23 und die Tauchleitung 31 für die Zufuhr möglich. Das Rohwasser durchströmt das Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterial 3 mit einer bestimmten Geschwindigkeit, wobei neben dem in einer Ionenaustauscheranlage stattfindenden Ionenaustauscherprozess, die in ihm enthaltenen Fest- oder Schwebestoffe auf dem Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterial 3 zurückgehalten werden. Das Reinwasser wird durch die Leitungen 20 und 22, in der ein Ventil 6 vorgesehen ist, oben aus der Betriebskolonne 1 herausgeführt und dem Verbraucher zugeführt.

Mit zunehmender Betriebsdauer ist das Ionenaustauscher- odr Adsorptionsmaterial, insbesondere im Bereich des Rohwassereintritts stark mit Schmutzpartikeln durchsetzt. Beim Überschreiten eines vorgegebenen Differenzdrucks. Kolloidindex oder Trübungswerts oder von vorgegebenen Zeitintervallen bzw. durch Durchlaufen einer bestimmten Wassermenge wird das zu spülende Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterial 3 aus der Betriebskolonne 1 in die Spülkolonne 2 transportiert und zwar a) ohne Betriebsunterbrechung mit Einspeisewasser durch die Leitung 14 über das geöffnete Ventil 5, die Leitungen

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

17,18,23 und 29 sowie dem geöffnetem Ventil 9. oder b) bei diskontinuierlicher Fahrweise der Betriebskolonne 1 durch Schliessen der Ventile 5 und 6 mit Transportwasser durch die Leitung 21, das geöffnete Ventil 7, die Leitungen 17,18,23 und 29 sowie das geöffnete Ventil 9 alternativ c) bei diskontinuierlicher Fahrweise der Betriebskolonne 1 durch Schliessen der Ventile 6 und 7 mit Einspeisewasser durch die Leitung 14 über das geöffnete Ventil 5, die Leitungen 17,18,23 und 29 sowie das geöffnete Ventil 9, wobei die Eintauchtiefe der Leitung 17 in die Betriebskolonne 1 in jeder gewünschten Stelle festgelegt werden kann.

Die Entlastung der Spülkolonne 2 durch die Transportwasser-Entnahmeleitung 28 (das auch zur Zufuhr von Transportwasser für den Rücktransport des Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterials 3 in die Betriebskolonne 1 dient) bzw. Leitung 25 und das geöffnete Ventil 12, wobei das Ventil 9 in der Tauchleitung 17 geöffnet wird. Leitung 21 dient ebenfalls als Zufuhrleitung für die Betriebschemikalien HCl und NaOH, welche für den Regenerationsprozess der Ionenaustauschersysteme benötigt werden. Die Charge, bestehend aus einer Mischung von Transportwasser und Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterial 3, tritt durch die Entnahmeleitung 17 und die Leitungen 18,23 und 29 und das geöffnete Ventil 9 von oben in die Spülkolonne 2 ein. Das Transportwasser sowie das bis zum Niveau der obersten Eintrittsöffnung 30 in der Transportwasser-Entnahmeleitung 28 der Spülkolonne 2 befindliche Wasser fliessen durch die Transportwasser-Entnahmeleitung 28 und die Leitung 25 ab. Wenn das zu spülende Asdorptionsmate-rial 3 etwa das Niveau der obersten Eintrittsöffnung 30 der Transportwasser-Entnahmeleitung 28 erreicht, wird durch die stehende Wassersäule in der Spülkolonne 2 oberhalb des Niveaus der obersten Eintrittsöffnung 30 die Zufuhr weiteren Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterials 3 verhindert. Das Volumen des zu transportierenden Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterials wird durch die Einbauhöhe des Entnahmesystems bestimmt. Um dies festzustellen, wird eine Schauvorrichtung in der Leitung 18 bzw. 23 zwischen dem Ventil 9 und der Spülkolonne 2 und/oder in der Spülkolonne 2 selbst angeordnet. Nach Beendigung des Harztransportes werden beim Betrieb ohne Unterbrechung die Ventile 9 und 12 und beim diskontinuierlichen Betrieb Ventile 7 (falls Transportwasser über Leitung 21 und nicht über Leitung 14 und Ventil 5 geführt wird), 9 und 12 wieder geschlossen und die Spülkolonne 2 anschliessend durchspült. Das Spülwasser tritt durch die Leitung 19 und das geöffnete Ventil 10 in die Spülkolonne 2 ein.

Das Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterial 3 wird nach oben durchströmt und von Schmutzteilchen befreit und verlässt die Spülkolonne 2 wieder durch die Leitung 26 und das geöffnete Ventil 13. Die Ventile 10 und 13 werden wieder geschlossen.

Der Abzug des gespülten Ionenaustauscher bzw. Adsorptionsmaterials 3 erfolgt durch die in der Spülkolonne 2 angeordnete Leitung 29. Zum Transport des Ionenaustauscher bzw. Adsorptionsmaterials 3 wird durch Öffnen des Ventils 11 durch die Leitungen 24 und 27 sowie die Trans-portwasser-Entnahmeleitung 28 Transportwasser von oben in die Spülkolonne 2 eingelassen. Das Transportwasser ist bei einer Betriebskolonne, arbeitend als Kationenaustauscher entkationisiertes Wasser oder auch Rohwasser, bei einem Anionenaustauscher entkationisiertes Wasser und bei einem Filtrationsbehälter Rohwasser bzw. filtriertes Wasser je nach Schwebstoffgehalt des Rohwassers. Die Ventile 8 und 4 werden geöffnet. Die Entlastung der Betriebskolonne

668 367

1 erfolgt durch die Leitungen 15,16 mit geöffnetem Ventil 4. Die Leitungen 16,15 mit geöffnetem Ventil 4 dienen ebenfalls als Austrittsleitungen für die Regenerierchemikalien und für das Auswaschwasser. Dabei wird der Ionenaustauscher bzw. die Adsorptionsmaterialcharge 3 in die Leitung 29 gedrückt und in die Leitungen 23 und 31 mit geöffnetem Ventil 8 oben in die Betriebskolonne 1 eingeführt. Danach werden die Ventile 11,8 und 4 geschlossen und der Vorgang des Spülprozesses beendet. Nach Transport des Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterials 3 in die Betriebskolonne 1 wird dieses darin anschliessend regeneriert, wenn die Betriebskolonne 1 als Ionenaustauscheranlage arbeitet. Ist der Regenerationsvorgang und Auswaschprozess abgeschlossen, wird die Behandlung der Flüssigkeit in der Betriebskolonne 1 fortgesetzt, wozu die Ventile 5 und 6 geöffnet sein müssen.

Das Niveau der obersten Eintrittsöffnung 30 in der Transportwasser-Entnahmeleitung 28 wird während des Probebetriebs optimal eingestellt zur Bestimmung des zu transportierenden Ionenaustauscher bzw. Adsorptionsmaterialvolumens. Alternativ kann die Transportwasser-Entnah-meleitung 28 höhenverstellbar angeordnet werden, um das optimale Niveau während des Betriebs herauszufinden, unabhängig für die volumetrische Bestimmung des Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterials mit der Eintauchtiefe der Leitung 31 und der Transportwasser-Entnahmeleitung 17, die in jeder gewünschten Höhe angeordnet werden kann.

Bei der nach Figur 2 schematisch dargestellten Anlage wird das zu spülende Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterial 3, wie bei der Anlage nach Figur 1, mittels Transportwasser dem unteren Teil der Betriebskolonne 1 über die Leitung 17 a entnommen und der Spülkolonne 2 zugeführt. Das in der Betriebskolonne 1 bleibende Ionenaustauschermaterial 3 wird intern regeneriert und anschliessend gewaschen. In der Spülkolonne 2 wird das Ionenaustauschermaterial 3 gespült, anschliessend mit Transportwasser und durch entsprechende Eintauchtiefe der Leitung 31a dem unteren Teil der Betriebskolonne 1 wieder zugeführt und die Anlage wieder zur Reinigung des Wassers in Betrieb gesetzt.

Die Zufuhr des gespülten Ionenaustauschermaterials 3 in den unteren Teil der Betriebskolonne 1 hat den Vorteil, dass es sich immer unterhalb einer Schicht regenerierten Ionenaustauschermaterials befindet und dadurch ein hoher Reinigungsgrad des zu behandelnden Wassers sichergestellt ist.

Bei der in Figur 3 schematisch dargestellten Anlage handelt es sich um eine Mischbettanlage. Bekanntlich wird bei der internen Regeneration des Mischbettes (Kationen- und Anionenaustauschermaterial 3 b bzw. 3 a) in derartigen An- ~ lagen eine sogenannte Mischzone, bestehend aus verunreinigten bzw. regenerierten Ionenaustauschermaterial 3 ab gebildet. Dies führt zu einer Beeinträchtigung des Reinheitsgrades des zu behandelnden Wassers. Um dies zu vermeiden, wird nach der internen Regeneration des Mischbettes verunreinigtes bzw. nicht-regeneriertes Ionenaustauschermaterial 3 ab in bekannter Weise mit Transportwasser und durch entsprechende Eintauchtiefe der Leitung 17 b aus der Mischzone der Betriebskolonne 1 entnommen, der Speicher-Kolonne zugeführt und zunächst dort gelagert. Die Mischbettanlage wird wieder in Betrieb gesetzt und arbeitet mit dem gewünschten Reinheitsgrad. Vor der nächsten Regeneration wird das in der Speicher-Kolonne 2 a gelagerte verunreinigte bzw. nicht-regenerierte Ionenaustauschermaterial 3 der Betriebskolonne 1 enthaltenen Mischbett mit Transportwasser und durch entsprechende Eintauchtiefe der Leitung 31 b zugeführt, das Mischbett regeneriert und das oben beschriebene Verfahren wird wiederholt.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

S

3 Blatt Zeichnungen

Claims

668 367 PATENTANSPRÜCHE

1. Spül- oder Speicherkolonne, die mit einer nach dem Festbettverfahren betriebenen Adsorptions- oder Ionenaustauscher-Kolonne zum Behandeln von Flüssigkeiten in Verbindung steht, wobei in die Adsorptions- oder Ionenaustau-scher-Kolonne Tauchleitungen für den Abzug bzw. die Zufuhr des Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterials hineinragen, dadurch gekennzeichnet, dass eine von oben in die Spül- oder Speicherkolonne (2) reichende Zufuhr- und Abzugsleitung (29) für das Ionenaustauscher- oder Adsorptionsmaterial (3) vorgesehen ist und dass die Spül- oder Speicherkolonne (2) mindestens eine in sie hineinragende, mit Eintrittsöffnungen (30) versehene Entnahmeleitung (28) für Transportwasser aufweist, wobei die Eintrittsöffnungen (30) in die Entnahmeleitung (28) so ausgebildet sind, dass sie flüssigkeitsdurchlässig, aber undurchlässig für das Ionenoder Adsorptionsmaterial sind und das Niveau der obersten Eintrittsöffnung (30) etwa der gewünschten Einfüllhöhe des zu spülenden Ionenaustauscher- bzw. Adsorptionsmaterials (3) entspricht.

2. Spül- oder Speicherkolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmeleitung (28) für das Transportwasser hohenverstellbar angeordnet ist.