DE1024925B

DE1024925B - Verfahren und Vorrichtungen zur Vermeidung des Ionenruecktausches beim Betrieb von Ionenaustauschanlagen

Info

Publication number: DE1024925B
Application number: DEB36703A
Authority: DE
Inventors: Karl F H Mehls
Original assignee: BERKEFELD FILTER GES; CELLER FILTERWERKE GmbH
Current assignee: BERKEFELD FILTER GES; CELLER FILTERWERKE GmbH
Priority date: 1955-08-01
Filing date: 1955-08-01
Publication date: 1958-02-27

Description

Verfahren und Vorrichtungen zur Vermeidung des Ionenrücktausches beim Betrieb von lonenaustauschanlagen An jeder lonenaustauschanlage ist zu beobachten, daß der Behandlungseffekt infolge des sogenannten Ionenrücktausches bei Minderbelastung der Anlage sowie beim Anfahren nach längerem Stillstand unzureichend ist. Dies ist besonders störend, wenn hohe Anforderungen gestellt werden, z. B. bei der Wasserentsalzung im Mischbettverfahren. Es ist daher vorgeschlagen worden, dem Ionenaustauscher ein Meßgerät nachzuschalten, welches nach Art der bekannten Grenzwertregler beim Absinken der angestrebten Wirkung selbsttätig eine Ventilstellung bewirkt, durch welche das behandelte Gut in den Einlauf der Anlage zurückgeführt wird.
Im Gegensatz zu diesem bekannten Verfahren, durch welches das den Anforderungen nicht genügend behandelte Gut erneut der Behandlung zugeführt wird. gleichgültig ob der Mangel durch Stillstand, Minderleistung oder Überlastung der Behandlungsanlage verursacht worden ist, bezweckt die vorliegende Erfindung die Einhaltung der für das jeweilige Austauschverfahren geltenden optimalen Beaufschlagung der Anlage. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die behandelteFlüssigkeit ständig teilweise oder vollständig auf den Ionenaustauscher zurückgeführt und auf der Eingangsseite der Anlage jeweils so viel zu behandelnde Flüssigkeit neu zugeführt wird, wie nach dem Durchgang durch die Austauschvorrichtung entnommen wird. Durch die Aufrechterhaltung eines ständigen Durchflusses wird der Rücktausch von Ionen einwandfrei verhindert, so daß auch nach kurzem oder längerem Stillstand der Anlage sowie bei extrem geringer Entnahme in jedem Fall ein mit dem besten Aufbereitungseffekt behandeltes Gut entnommen werden kann.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß sich ein Zwischenbehälter für behandeltes Gut erübrigt. Damit entfallen auch alle Nachteile, die mit einem solchen Zwischenbehälter verbunden sind, wie Berührung des Inhaltes mit Luft, Möglichkeit der Verunreinigung und Aufnahme von Spuren des Baumaterials des Behälters.
Der ständige Durchlauf kann mittels einer üblichen Fördereinrichtung, z.B. einer Pumpe, bewirkt werden, die im Verhältnis zu der den Kreislauf bewirkenden Rückleitung so angeordnet ist, daß sie sowohl den Umlauf als auch den Durchlauf neuer zu behandelnder Flüssigkeit hewirkt. Bei Erprobung des Verfahrens in der Praxis hat sich gezeigt, daß die erneute Beaufbehlagung eines teilweise schon beladenen Ionenaustauscherbettes mit behandeltem Gut keine Verschiebung der beladenen Zonen innerhalb des Austauschers hervorruft, wenn die Umlaufgeschwindigkeit und damit der Durchfluß durch das Bett innerhalb eines gewissen Bereiches liegt, der von dem Ionen- austauscher und dem zu behandelnden Gut sowie den bekannten physikalischen Bedingungen. wie Temperatur und Viskosität der Lösung abhängig ist. Beispielsweise wurde bei der Enthärtung von Wasser im Natriumzyklus und bei der Vollentsalzung nach dem Mehrbett- und nach dem Mischbettverfahren unter Verwendung gebräuchlicher Ionenaustauscher gefunden, daß die zulässige Beaufschlagung im Umlauf pro Stunde im allgemeinen höher liegen muß als die fünffache lonenaustauscherfüllung und die Beaufschlagung ohne Schmälerung des Effektes auf Werte getrieben werden kann, die etwa das Zehnfache der bezeichneten Minimalbeaufschlagung betragen.
Im folgenden werden die Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung durch den Vergleich einer in bekannter Weise arbeitenden Entsalzungsanlage für normales Trinkwasser mit einer nach der Erfindung betriebenen Anlage näher erläutert.
Eine Anlage der üblichen Ausführungsform wird nach der Regeneration der Austauschermasse angefahren und auf Betrieb geschaltet. wenn im Zuge dieses Anfahrens nach der Regeneration der Behandlungseffekt eine gewünschte Größenordnung erreicht hat. Die Anlage muß praktisch innerhalb feststehender Beaufschlagungsgrenzen durchgefahren werden. damit der Behandlungseffekt nicht leidet. Unterbrechungen in der Arbeitsperiode oder Drosselung der Durchfiußleistung führen im Filterbett zu einem Rücktausch chemosorbierter Kationen und Anionen, die den Entsalzungseffekt bei Wiederinbetriebnahme bzw. überhaupt herabsetzen.
Führt man bei einer Wiederinbetriebnahme oder bei durch Minderbel astung abgesunkenem Aufbereitungseffekt das im Salzgehalt zu hoch liegende Wasser nach der bekannten Arbeitsweise, gesteuert von einem Leitfähigkeitsmeßgerät, zurück, so muß man eine gewisse Anlaufzeit warten. bevor im Zuge der Wasserrückführung die Anlage sich bis zu einem normalen Entsalzungseffekt wieder eingelaufen hat.
Betreibt man die Anlage dagegen nach dem Verfahren nach der Erfindung, indem man auch während der Zeit des Stillstandes mittels einer Pumpe einen Umlauf aufrechterhält. so kann jederzeit. ohne das Einspielen eines neuen Gleichgewichts abwarten zu müssen. Wasser entnommen werden. das im Salzgehalt den Anforderungen entspricht. Erst wenn im Zuge der normalen Beaufschlagung die Aufnehmefähigkeit der Anlage erschöpft ist, wird sich der Durchbruch bemerkbar machen. Gegenüber einer Anlage ohne Umlauf ist der Durchbruch bei Erschöpfung sogar schärfer, weil sich scharfe Zonen innerhalb des Bettes ausbilden, denn eine Verschleppung von durch Rücktausch während Stillständen oder SIinderhelastung desorbierten Ionen in noch unbeladene Teile des Bettes kann nicht stattfinden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von nach der Erfindung betriebenen Ionenaustrauschanlagen schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Druckfilteranlage 1 mit einer Ionenaustauscherfüllung, der eine Förderpumpe 2 vorgeschaltet ist. Diese fördert das durch den Einlauf 3 neu zugeführte, zu behandelnde Gut sowie durch die Rücklaufleitung 4 im Kreislauf zurückgeführtes Gut.
Das in die Ablaufleitung S des Druckfilters gelangende Gut kann entweder aus der Leitung 6 entnommen werden oder über die Rücklaufleitung 4 in welcher sich ein Rückschlagventil 7 befindet, zur Förderpumpe 2 zurückströmen. In dem Maße, in welchem behandeltes Gut durch die Entnahmeleitung 6 abfließt, strömt zu behandelndes Gut durch den Einlauf 3 zur Saugseite der Förderpumpe 2 zusammen mit dem restlichen Umlauf aus der Leitung 4. Die Rückschlagklappe7 verhütet den Zusammentritt von unbehandeltem Gut mit dem behandelten Gut, ohne daß ersteres die Druchfilteranlage 1 passiert hat.
In Fig. 2 ist eine Anlage dargestellt, welche vollkommen der in Fig. 1 gezeigten Anlage entspricht, aber zusätzlich mit einem in die Ablaufleitung 5 eingeschalteten Meß- und Regelgerät 8 für die Durchflußmenge ausgestattet ist. Dieses Gerät steuert über die Leitung 9 ein im Einlauf 3 angeordnetes Ventil 10 in bekannter Weise. Durch Drosselung oder weitere Offnung dieses Ventils kann eine bestimmte, vorher eingestellte Leistung eingehalten werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: l. Vertahren zum Betrieb von lonenaustauschanlagen zwecks Vermeidung eines durch Unterbelastung oder Stillstand verursachten Ionenrücktausches, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein solcher Anteil der behandelten Lösung auf die Eingangsseite des Ionenaustauschers zurückgeführt und mit neuer zu behandelnder Lösung ereinigt wird, daß die Summe der zurückgeführten und der neu zugeführten Lösung der jeweiligen optimalen Beaufschlagung entspricht. wobei so viel zu behandelnde Lösung neu zugeführt wird, wie nach dem Durchgang durch die Austauschvorricht«ng entnommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der zu behandelnden Flüssigkeit durch einen in der Ahßußleituiig des Ionenaustauschers angeordneten Durchflußregler gesteuert wird, welcher. z. B. über eine elektrische Steuereiiiriclitung und einen Stellmotor. ein Ventil in der Zuflußleitung in der Weise regelt, daß der Ionenaustauscher auch hei wechselnder Entnahme lebandelter Flüssigkeit konstant beaufschlagt wird,
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß das Ionenaustauschbett heim Entsalzen oder Enthärten von Wasser in der 5 tunde mit der 5- bis 50fachen Wiege des Volumens der Austauschermasse beaufschlagt wird. bei NI i schungen von Austauschern jeweils bezogen auf die einzelnen I (omponenten.
4. Vorrichtung zur Durchführun des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet. daß die den Durchlauf bewirkende Fördereinrichtung, z.E. eine Pumpe im Verhältnis zu der den Isreislauf bewirkenden Rückleitung so angeordnet ist. daß die bleiche Fördereinrichtung sowohl den Umlauf als auch den Durchlauf neuer. zu behandelnder Flüssigkeit bewirkt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekemlzeichnet, daß in der für den Umlauf vorgesehenen Rückleitung für die behandelte Flüssigkeit ein Rückschlagventil angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 384 311; französische Patentschrift Nr. 603 770; Mitteilungen der VGB, 1952, S. 201 bis 205.