DE2109147A1 - Water treatment - for boiler feed water - Google Patents

Abstract

Purificn. of water using mixed bed exchangers for desalting, more esp. for the treatment of feed water for high pressure boilers, by passing the raw water, after mechanical purificn. in the same filter vessel, through a layer of cation exchange resin and subsequently through a superimposed mixed bed filter.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Betriebe von Wasserreinigungsanlagen Bei der Wasserreinigung, insbesondere beim Aufbereiten von Xesselspeisewasser handelt es sich darum, das Wasser einerseits von mechanischen Verunreinigungen zu befreien und es weiterhin zu estsalzen. Nachdem die Aufgabe der physikAlischen Wasserreinigung teils, insbesondere bei großen Wassermengen, dadurch Anwendung von Elektromagnetfiltern, teils mit Hilfe üblicher vechanischer Filteranlagen in der Praxis mehr oder weniger zufriedenstellend gelost ist, verbleibt die weitere Aufgabe der Entsalzung des Wassers. Hierfür werden häufig Mischbettfilter benutzt, das heißt Filteranlagen, in denen Kationen- und Anionenharze gemischt miteinander zur Anwendung gelangen. Da man dem Kesselspeisewasser zur Vermeidung der Kesselkorrosion durch im Wasser vorhandene Kohlensäure und Sauerstoff, vornehmlich beim Betriebe von Hochdruakkesseln, alkalische Stoffe, wie Ammoniak oder Hydrazin, zusetzt, werden bei der Aufbereitung des Kondensats durch Uberleiten über das Mischbettfilter in erster Linie die Kationenharze erschöpft. Auch bei gewissen Rohwässern kann es durchaus vorkommen, daß sie infolge natürlicher Verunreinigungen alkalisch reagieren, was bei der Entsalzung in erster Linie die Kationenharze beansprucht. Sobald aber das Kationenmaterial mehr oder weniger unbrauchbar geworden ist, arbeitet auch das in der Umgebung befindliche Anionenaustauscherharz unbefriedigend, da sich das Ionenkonzentrationsgefälle innerhalb des Austauschbetts insgesamt in unerwünschtem Sinne verschiebt. Method and device for operating water purification systems When it comes to water purification, especially when treating Xessel feed water it is about removing mechanical impurities from the water on the one hand and continue to salt it. After the task of physical water purification partly, especially with large amounts of water, therefore use of electromagnetic filters, partly with the help of conventional mechanical filter systems in practice more or less If the solution is satisfactory, the further task of desalination of the water remains. Mixed-bed filters are often used for this, i.e. filter systems in which Cation and anion resins mixed with one another are used. Since one of the Boiler feed water to avoid boiler corrosion from existing in the water Carbon dioxide and oxygen, especially when using high pressure boilers, are alkaline Substances such as ammonia or hydrazine are added when the condensate is processed by passing over the mixed-bed filter primarily the cation resins exhausted. Even with certain raw waters it can happen that they are due to natural Impurities react alkaline, which is primarily the case in desalination Cation resins claimed. But as soon as the cation material is more or less unusable has become, the anion exchange resin in the vicinity also works unsatisfactory, since the ion concentration gradient is within the exchange bed shifts altogether in an undesirable sense.

Erfindungsgemäß wird daher zur Wasserentsalzung, insbesondere zur Aufbereitung von Xesselwasser, ein Mischbettfilter verwendet, den eine Schicht von Xationenharz vorgeschaltet ist.According to the invention is therefore for water desalination, in particular for Treatment of Xesselwasser, a mixed-bed filter used, a layer of Xationenharz is upstream.

Beispielsweise können in einem Filterbehälter 2/3 der Filter-Schicht aus Nischbettharz bestehen, während 1/3 des vorhandenen Raums Mit reinem Xationenharz gefüllt ist. Das Mengenverhältnis des Kationenharzes zur Mischbettfüllung wird sich dabei naturgemaß nach dem pH-Wert des zu reinigenden Wassers bzw. den Verhältnis zwischen alkalischen und salzartigen Verbindungen in den aufzubereitenden Rohwasser richten müssen.For example, 2/3 of the filter layer can be in a filter container consist of niche bed resin, while 1/3 of the existing space with pure xationen resin is filled. The ratio of the cation resin to the mixed bed filling will increase naturally according to the pH value of the water to be cleaned or the ratio between alkaline and salt-like compounds in the raw water to be treated have to judge.

Dabei wird das Xationenharz infolge seines höheren spezifischen Gewichts zweckmäßig im unteren Teil des Filters angeordnet werden. Das Filter wird dabei von den zu reinigenden Wasser von unten nach oben durchströmt.The xate ion resin is due to its higher specific weight are expediently arranged in the lower part of the filter. The filter is doing this flows through the water to be cleaned from bottom to top.

Nach einer besonderen iusführungsform der Erfindung wird nun das zu behandelnde Wasser nach dem Durchströmen des Kationenharzes in zwei etwa gleiche Teile geteilt, wobei der eine Teil strom von unten, der andere von oben durch das Nisohbettfilter hindurchgeleitet wird. Beide Anteile werden dann gemeinsam etwa in der Mitte der Mischbettfilterschicht abgezogen.According to a particular embodiment of the invention, this now becomes treating water after flowing through the cation resin in two approximately the same Parts divided, with one part flowing from below, the other from above through the Nisohbettfilter is passed through. Both parts are then roughly together peeled off in the middle of the mixed bed filter layer.

Diese Art der Wasserführung bringt den besonderen Vorteil mit sich, daß die Nischbettfilterschicht in allen Teilen praktisch gleichmäßíg beansprucht und daher weitgehend homogen ausgenutzt wird.This type of water flow has the particular advantage themselves, that the niche bed filter layer is practically evenly stressed in all parts and is therefore used largely homogeneously.

Zur Rückspülung des erschöpften Ionenfilters wird man vorzugsweise zunächst die Gesamtmenge der im Filtergefäss vorhandenen lonenaustauschermasse möglichst gleichmäßig lockern und ausdehnen. Dieses kann beispielsweise durch einseiten eines kräftigen Waæserstroms, zweckmäßig von unten, in das die Austauschmasse enthaltende Filtergefäss geschehen. Hierdurch werden etwa noch vorhandene mechanische Verunreinigungen leicht entfernt und ausgespült. Anschließend läßt man die Austauschmasse sich in zwei Schichten absetzen, wobei sich die Kationenaustauschharze infolge ihres höheren spezifischen Gewichts im unteren Teil des Behälters ansammeln, während sich die Schicht der leichteren Anionenaustauschermasse darüber befindet. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sich die Menge des zusätzlich vorhandenen Kationenharzes zur Menge des Mischbetts wie etwa 1 : 2 verhält, das Mischbett aber seinerseits etwa zu gleichen Volunenteilen aus Kationen- und Anionenharz besteht, bildet sich nunmehr eine Schichtung aus, bei der etwa 2/3 der Masse, nämlich das gesamte Kationenharz, im unteren Teil des Filtergefässes liegen, während darüber eine etwa halb so dicke Schicht von Anionenharz sich befindet. Die so getrennte Harzmasse wird nun, und zwar Jeder Harzanteil naturgemäß für sich, regeneriert, indem man in die untere Kationenharzschicht eine saure Lösung, am besten Salz- oder Schwefelsäure, und in die obere Harzschicht eine alkalische Lösung, beispielsweise Natronlauge, einleitet. Die Regenerationslösungen werden an der Granzschicht zwischen den beiden Harzarten gemeinsam oder zeitlich voneinander getrennt abgezogen.One is preferred to backwash the exhausted ion filter initially the total amount of ion exchange mass present in the filter vessel, if possible loosen and stretch evenly. This can be done, for example, by one side of a powerful waæserstroms, expediently from below, into the one containing the exchange mass Filter vessel happen. This removes any mechanical impurities that may still be present easily removed and rinsed out. Then the exchange mass is allowed to move into two layers settle, with the cation exchange resins due to their higher specific gravity accumulate in the lower part of the container while the Layer of the lighter anion exchange mass is above it. Since the invention Process the amount of the additional cation resin present to the amount of Mixed bed behaves like about 1: 2, but the mixed bed in turn about the same By volume parts consists of cation and anion resin, a stratification is now formed from, with about 2/3 of the mass, namely the entire cation resin, in the lower part of the filter vessel, while about half as thick a layer of anion resin located. The resin mass separated in this way is now, namely each resin content naturally by itself, regenerated by adding an acidic solution to the lower cation resin layer, best hydrochloric or sulfuric acid, and in the upper resin layer an alkaline one Solution, for example caustic soda, initiates. The regeneration solutions are at the boundary layer between the two types of resin jointly or temporally from one another deducted separately.

Nach erfolgter Regeneration wird die Nasse wie üblich mit reinem Wasser gespült und nunmehr die ursprungliche Schichtung der Austauschmasse wieder hergestellt. Zu diesem Zweck leitet man etwa in der Mitte der unteren Kationenharzschicht einen kräftigen Strom eines Durchmischungsmediums, am einfachsten Luft, in die Masse ein, welches die über der Einleitungsstelle befindliche Harzschicht durchwirbelt, während die darunter befindliche Masse in Ruhe bleibt.After regeneration, the wet is as usual with pure water rinsed and now the original stratification of the exchange material is restored. To this end directs one approximately in the middle of the lower cation resin layer a powerful flow of a mixing medium, most simply air, into the mass one that swirls through the resin layer above the point of introduction, while the mass below remains at rest.

Auf diese Weise wird oberhalb der Einleitungsstelle im Filtergefäss die Mischbettfilterschicht wieder hergestellt, wahrend darunter eine etwa halb so starke Schicht von überschüssigem Kationenharz übrigbleibt.In this way, it is above the inlet point in the filter vessel the mixed-bed filter layer restored, while underneath one about half as much strong layer of excess cation resin remains.

Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen eine zur Durchführung des neuen Verfahrens geeignete Vorrichtung, die in.The accompanying drawings illustrate one for implementation of the new method suitable device, which in.

schematischer Darstellung ein Ionenaustauschfilter zeigt.shows a schematic representation of an ion exchange filter.

Figur 1 zeigt das Filter im Betriebszustand; Figur 2 zeigt dasselbe im Zustand der Regeneration.FIG. 1 shows the filter in the operating state; Figure 2 shows the same in the state of regeneration.

In dem Filterkessel 1 befinden sich zwei Dränagen 6,7, deren Abstand voneinander etwa dem Abstand der unteren Dränage 7 vom Boden 8 des Sessels entspricht. Der Kessel ist bis zur Höhe der Dränage 7 mit Kationenaustauschharz 5, darüber mit einer etwa doppelt so starken Schicht von Mischbettfilterharz 3,4 gefüllt, über dem zum Zweck der Rückspülung ein k raum 2 vorhanden ist. In the filter vessel 1 there are two drainages 6, 7, the distance between which corresponds approximately to the distance between the lower drainage 7 and the floor 8 of the chair. The boiler is up to the level of the drainage 7 with cation exchange resin 5, above it with a layer of mixed bed filter resin 3, 4 which is about twice as thick filled, above the one for the purpose of backwashing k space 2 is present.

An seiner Unterseite ist der Kessel 1 mit einer Zuleitung ausgerüstet, die wahlweise an die Leitungen 9 und 10 anschließbar ist. Durch die Leitung 9 wird das zu reinigende Wasser, durch die Leitung 10 saure Regenerationslösung, beispielsweise Salzsäure, dem Sessel zugeführt. Die Leitungen si.nd durch entsprechende Ventil 16 bzw. 17 absperrl An der Dränage Y mündet eine Jjei tung, di? wiederum wahlweise an die Leitunger 11 und 12 anschließbar st. Die Leitung 11 führt einen Teilstrom des Wassers in den oberen Teil 2 des Filterkessels oberhalb der Oberfläche der Mischbettschüttung 3.On its underside, the boiler 1 is equipped with a supply line, which can be optionally connected to lines 9 and 10. Through the line 9 is the water to be purified, through line 10 acidic regeneration solution, for example Hydrochloric acid added to the armchair. The lines are through a corresponding valve 16 or 17 shut-off A junction opens at drainage Y, ie? again optional can be connected to lines 11 and 12. The line 11 leads a partial flow of the water in the upper part 2 of the filter vessel above the Surface of the mixed bed 3.

Die Leitung 12 dient dagegen zum Einleiten von Mischluft oder einem entsprechenden Mischmedium, wie etwa Stickstoff. Beide Leitungen sind wieder wahlweise durch die Ventile 18, 19 absperrbar.The line 12, however, is used to introduce mixed air or a appropriate mixing medium, such as nitrogen. Both lines are optional again can be shut off by the valves 18, 19.

Die Dränage 6 steht mit einer Leitung in Verbindung, die wiederum an zwei Leitungen 14 und 15 wahlweise anschließbar ist. Dabei dient die Leitung 14 zum Abziehen des fertig filtrierten Reinwassers, während die Leitung 15 zum Abziehen der Regenerationslösungen (Natronlauge oder Salzsäure) dient. Hierfür können auch zwei getrennte Leitungen vorgesehen sein. Entsprechende Absperrventile 21, 22 verhindern eine unerwünschte Vermischung.The drainage 6 is connected to a line, which in turn can be optionally connected to two lines 14 and 15. This is where the line serves 14 for drawing off the finished filtered pure water, while the line 15 for drawing off the regeneration solutions (caustic soda or hydrochloric acid) are used. For this you can also two separate lines can be provided. Prevent corresponding shut-off valves 21, 22 an undesirable intermingling.

Eine weitere Leitung 13, für die Zuführung der Regenerationslauge mündet im oberen Teil des Filterkessels. Sie kann mit dem oberen Ende der Leitung 11 vereinigt werden, wobei durch ein entsprechendes Absperrventil 20 dafür gesorgt; ist, daß keine Vermischung der Lösungen eintreten kann.Another line 13 for the supply of the regeneration liquor opens in the upper part of the filter vessel. You can use the top of the pipe 11 are combined, being ensured by a corresponding shut-off valve 20; is that no mixing of the solutions can occur.

Beim Betriebsbeginn ist der Sessel 1 bis zur Höhe der Dränage 7 mit Xationenharz gefüllt, darüber befindet; sich die doppelt so hohe Schicht des Mischbettharzes. Bei der Rückspülung wird das gemischte Harz der Zonen 3 und 4 getrennt, wobei das Rückspülwasser über die Leitung 9 eingeleitet; wird und durch die Leitung 13 abfließt. Aufgrund der unterschledlichen Dichte setzt sich das schwerere Kationenhart in den Zonen 4 und 5 ab, während sich das leichtere Anionenharz in der Zone 3 darüber schichtet. Sind dann Kationen- und Anionenharz, jedes für sich, wie beschrieben regeneriert und ausreichend gewaschen, wird über die Leitung 12 und die Dränage 7 Luft eingeblasen, die durch die Leitung 13 abgeführt wird. Hierdurch vermischen sich wiederum das Kationen- und das Anionenharz der Zonen 3 und 4, so daß der Anfangszustand des Filters wieder hergestellt ist.At the start of operation, the chair 1 is up to the level of the drainage 7 Xation resin filled, located above it; twice as high a layer of mixed-bed resin. During the backwashing, the mixed resin of zones 3 and 4 is separated, whereby the Backwash water introduced via line 9; and flows through line 13. Because of the different density, the heavier cation hardness settles in the Zones 4 and 5, while the lighter anion resin in zone 3 is layered over it. Then the cation and anion resin are regenerated, each separately, as described and washed sufficiently, air is blown in via line 12 and drainage 7, which is discharged through line 13. This in turn mixes that up Cation and anion resin of zones 3 and 4, so that the initial state the filter is restored.

Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß man in ein-und demselben Filter ein Eationen- und ein Mischbettfilter vereint und damit hinsichtlich Investition, Platzbedarf und Bedienung spart. Die beiden teilströme des zu reinigenden Wassers können in den Messgeräten 23 und 24 mengenmäßig erfasst und gegebenenfalls über das Drosselventil in ihrer Menge geregelt werden.The advantage of the process is that you can work in one and the same Filter combines an ion and a mixed-bed filter and thus in terms of investment, Saves space and operation. The two partial flows of the water to be cleaned can be recorded in terms of quantity in the measuring devices 23 and 24 and possibly over the throttle valve can be regulated in their amount.

Im allgemeinen ist der Druckverlust des Teilstromes, der durch die Zone 4 aufwärts fließt, größer als der Druckverlust des zweiten Teilstroms, der über die Dränage 7, die Rohrleitung 11, die Armatur 18 und die Zone 3 abwärts strömt, weil die Dränage 7 den Strömungsquerschnitt für die Aufströmung des Teilstromes aus der Zone 5 in die Zone 4 verengt. Sollte dieses nicht; ausreichen, so kann durch entsprechende Einbauten in Form einer Art von Bremsblechen oder dergleichen nachgeholfen werden.In general, the pressure loss of the partial flow caused by the Zone 4 flows upwards, greater than the pressure loss of the second partial flow, the flows downwards via the drainage 7, the pipeline 11, the valve 18 and the zone 3, because the drainage 7 is the flow cross-section for the upflow of the partial flow narrowed from zone 5 to zone 4. Shouldn't this; sufficient, so can through corresponding fixtures in the form of a type of brake plates or the like helped will.

Durch Vorschaltung des Kationenharzes wird eine wirksamere und gründlichere Ausnutzung des Mischbet;tfilters ermöglicht, welches demgemäß länger als bisher in Betrieb gehalten werden kann und eine bessere Entsalzung bewirkt Dabei ist die Regenerat;ion der gesamten Aust;auschermasse nicht schwieriger als bei gewöhnlichen Mischbettfiltern.By placing the cation resin upstream, it becomes more effective and more thorough Utilization of the mixed bed; tfilters makes it possible, which accordingly lasts longer than before can be kept in operation and causes better desalination Regeneration; ion of the entire Auschermasse no more difficult than with ordinary ones Mixed bed filters.

Claims (7)

Patent ansprüchePatent claims 1. Verfahren zur Wasserreinigung unter Verwendung von Mischbettfiltern zur Entsalzung, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu entsalzende Rohwasser nach mechanischer reinigung in ein- und demselben Filter zunächst durch eine Schicht eines Kationenaustauscherharzes und anschließend durch ein darüber befindliches Mischbettfilter hindurchschickt.1. Method for water purification using mixed bed filters for desalination, characterized in that the raw water to be desalinated after mechanical cleaning in one and the same filter, initially through one layer a cation exchange resin and then by an overlying one Mixed bed filter sent through. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht des Kationenaustauschermaterials etwa halb so groß wie die Schicht des Nischbetts gehalten wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the layer of the cation exchange material about half the size of the layer of the niche bed is held. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man etwa die Hälfte des durch das Fationenfilter hindurchgeströmten Wassers vor Eintritt in das Mischbettfilter aus dem Behandlungsgefäss abzieht, diesen Teil des Wassers im Gegen strom zu der anderen Hälfte von oben in das Ni.schbettfilter einleitet und das fertig entsalzte Wasser etwa in der Mitte des Nischbettfilters abzieht.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that that about half of the water that has flowed through the cation filter withdraws this part from the treatment vessel before entering the mixed-bed filter of the water in countercurrent to the other half from above into the Ni.schbettfilter initiates and the ready-desalinated water approximately in the middle of the niche bed filter withdraws. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Regeneration des erschörSt;-en Ionenfilters die gesamte Masse des Filterbettis einschließlich der vorgeschalteten Kationenaustauschermasse gründlich spült und alsdann die Austauscherharze sich nach ihrem spezifischen Gewicht getrennt absetzen läßt, wobei die schwereren Kationenaustauschehärze am Boden des Filterkessels sich ansammeln, worauf man anschließend in bekannter Weise die untere Schicht mit Säurelösung, vorzugsweise Salz- oder Schwefelsäure, die obere Schicht mit Alkalilösung, vorzugsweise Natronlauge, regeneriert und die Regenerationslösungen an der Trennfläche der beiden Austauscherharze abzieht.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the entire mass of the filter bed is used to regenerate the exhausted ion filter including the upstream cation exchange mass thoroughly rinsed and then the exchange resins settle separately according to their specific gravity leaves, with the heavier cation exchange resins am Bottom of Filter kettle accumulate, whereupon the lower one in a known manner Layer with acid solution, preferably hydrochloric or sulfuric acid, the upper layer regenerated with an alkali solution, preferably sodium hydroxide, and the regeneration solutions peeled off at the interface between the two exchange resins. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man nach erfolgter Regeneration etwa gleiche Teile des Anionen- und Kationenaustauscherharzes unter Bildung eines Mischbettfilters miteinander mischt, indem man etwa durch eine in der Mitte der Kationenharzschicht vorhandene Dränage Luft in die Masse einleitet, wobei die unterhalb der Dränage vorhandene Kationenharzschicht unbehelligt bleibt, während die darüber befindlichen Harz schichten sich miteinander vermischen.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that after regeneration has taken place, approximately equal parts of the anion and cation exchange resin to form a mixed-bed filter, for example by passing through a the drainage in the middle of the cation resin layer introduces air into the mass, the cation resin layer below the drainage remains undisturbed, while the layers of resin above mix with one another. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis.5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Filterkesseis (1), der das Ionenaustauschermaterial enthält, zwei Dränagen (6,?) angeordnet sind, deren Abstand voneinander etwa dem Abstand der unteren Dränage (7) vom Filterboden (8) entWricht, wobei diese untere Dränage (7) mit einem Lufteinlaß (12) und einem Wasserauslaß (11) wahlweise in Verbindung gebracht werden kann, welcher einen Teilstrom des Wassers auf die Oberseite des Filt-erbettes leitet, während die obere Dränage (6) mit einem Wasserauslaß (14) für das Reinwasser und mindestens einer weiteren Austri.ttsleitung (15) für die Regenerationslösungen (Säure und Alkali) in Verbindung zu bringen ist und wobei das Filter efäss (1) selbst auf seiner Unterseite Zuleittrnge für das Rohwasser und (lo) für die saure Regenerationslösung, und an seiner Oberseite eine Zuleitung für die Alkaliregenerationslösung aufweist.6. Device for performing the method according to the claims 1 to 5, characterized in that within a filter bowl (1) that the Contains ion exchange material, two drainages (6,?) Are arranged, the distance between them from each other approximately the distance between the lower drainage (7) and the filter base (8), said lower drainage (7) having an air inlet (12) and a water outlet (11) can optionally be associated, which is a partial flow of the water to the top of the filter bed, while the upper drainage (6) with a Water outlet (14) for the pure water and at least one other outlet line (15) for the regeneration solutions (acid and alkali) is to be brought into connection and wherein the filter efäss (1) itself on its underside supply lines for the Raw water and (lo) for the acidic regeneration solution, and at its top one Supply line for the alkali regeneration solution. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Dränage (7) noch Drossel einbauten innerhalb des Filterkessels (1) angeordnet sind, die die Wasserströmung vermindern.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that in addition to the drainage (7) still built-in throttle arranged within the filter vessel (1) that reduce the flow of water.