FR2684093A1 - Process and device for automatic regeneration of a demineralisation station - Google Patents

Abstract

Process and device for automatic regeneration of a double battery (G, D) for the demineralisation of water using ion exchange resins. This process consists in employing a fraction of the water treated by one of the batteries (G) for diluting and entraining the acidic and basic regenerants, respectively, from the tanks (H) and (OH) on the exchangers (A2, C2) of the other battery (D). The flow rates of the water pipelines (2 and 2'), on the one hand, and (3) and (4), on the other hand, are regulated to make the end of a production cycle of one battery (G) and the end of rinsing-regeneration of the other battery (D) coincide. At this stage, merely by reversing the 5-way manual valves (V1 - V2 - V3 and V4), one battery (D) recommences production and the other battery (G) enters regeneration. The invention is applicable to the demineralisation of water and to any treatment of an aqueous or nonaqueous solution using ion exchangers.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de régénération automatique d'une station de déminéralisation d'eau par échangeurs d'ions. The present invention relates to a method and a device for automatic regeneration of a water demineralization station by ion exchangers.

Il est connu que la phase "régénération11 d'un déminéralisateur provoque a) L'arrêt de production de celui-ci pendant plusieurs heures, b) Différentes opérations ou manipulations contraignantes contre-courant de détassage des résines, introduction des régénérants, temps de contact régénérant-résines, rinçages, tests, etc... It is known that the "regeneration11" phase of a demineralizer causes a) The production stop for several hours, b) Different operations or constraining manipulations counter-current of resin backwash, introduction of regenerants, contact time regenerating-resins, rinses, tests, etc ...

Pour pallier l'arrêt de production, il faut avoir recours * soit à un stockage, d'où encombrement; * soit à une double batterie, l'une en production5 l'autre en régénération. Pour autant, les diverses opérations, citées plus haut, ne sont pas supprimées mais augmentées. To compensate for the stoppage of production, it is necessary to have recourse * either to storage, hence congestion; * either with a double battery, one in production5 the other in regeneration. However, the various operations, mentioned above, are not deleted but increased.

Il faut alors avoir recours à l'automatisation, investissement généralement important en : électro-vannes (une quinzaine minimum), organes de mesure, de commande, relais, pompes, contacteurs, hydro-injecteurs, etc... Automation must then be used, a generally large investment in: solenoid valves (at least fifteen), measurement, control, relays, pumps, contactors, hydro-injectors, etc.

Ces problèmes techniques ou économiques sont résolus par l'invention en adoptant le principe de la double batterie (d'où la continuité de production), et en utilisant la motricité d'une partie de lleau traitée par une batterie pour diluer et entrainer les solutions régénérantes au contact des résines échangeuses d'ions saturées de l'autre batterie. These technical or economic problems are solved by the invention by adopting the principle of the double battery (hence the continuity of production), and by using the traction of a part of the water treated by a battery to dilute and drive the solutions. regenerating in contact with the saturated ion exchange resins of the other battery.

Par conséquent, le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste a utiliser en continu une fraction de la production d'eau déminéralisée d'une des batteries pour, à la fois diluer les régénérants acide et basique (HC1 et
NaOH par exemple) et les entrainer respectivement au contact des
échangeurs cationique et anionique de l'autre batterie.Consequently, the process in accordance with the invention is characterized in that it consists in continuously using a fraction of the production of demineralized water from one of the batteries in order to both dilute the acid and basic regenerants (HC1 and
NaOH for example) and train them respectively in contact with
cation and anion exchangers of the other battery.

L'invention sera mieux comprise et d'autres détails et
avantages apparaitront plus clairement au cours de la descrip
tion suivante en se rapportant au dessin schématique annexé,
donné uniquement à titre d'exemple, non limitatif et illustrant
un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention où la
figure 1 représente l'une des batteries en cours de production
et l'autre en régénération et, où la figure 2 est une vue simi
laire mais en configuration inverse d'utilisation des deùx bat
teries.The invention will be better understood and other details and
advantages will become more apparent during the description
following tion with reference to the attached schematic drawing,
given only by way of example, not limiting and illustrating
a currently preferred embodiment of the invention where the
figure 1 represents one of the batteries in production
and the other in regeneration and, where Figure 2 is a simi view
laire but in reverse configuration of use of deùx bat
teries.

Dans les deux cas, les constituants de l'installation,
objet de l'invention, sont
- Deux batteries de déminéralisation disposées tête-bèche.In both cases, the components of the installation,
object of the invention are
- Two demineralization batteries arranged head-to-tail.

- Pour la batterie de gauche (G) en production, un échan
geur cationique (C1) et un échangeur anionique (Al) et pour la
batterie de droite (D) en régénération, un échangeur cationique
(C2) et un échangeur anionique (A2).- For the left battery (G) in production, a sample
cationic geur (C1) and an anion exchanger (Al) and for the
right battery (D) in regeneration, a cation exchanger
(C2) and an anion exchanger (A2).

- Quatre vannes manuelles à 5 voies référencées V1, V2, V3 et V4. - Four manual 5-way valves referenced V1, V2, V3 and V4.

- Deux récipients H et OH, à fond concave, contenant respectivement les solutions acides et basiques régénérantes. - Two containers H and OH, with a concave bottom, containing respectively the regenerating acid and basic solutions.

Selon la figure 1 (batterie G en production, batterie D en régénération), l'eau brute à déminéraliser (canalisation 2) est acheminée par l'intermédiaire de la vanne V1 sur l'échangeur cationique C1 qu'elle traverse verticalement de bas en haut. En sortie, elle est dirigée par la vanne V2 sur l'échangeur anionique Al qu'elle traverse également de bas en haut. According to FIG. 1 (battery G in production, battery D in regeneration), the raw water to be demineralized (pipe 2) is conveyed via the valve V1 on the cation exchanger C1 which it crosses vertically from bottom to high. At the outlet, it is directed by the valve V2 on the anion exchanger Al which it also crosses from bottom to top.

Totalement déminéralisée, elle passe par la vanne V3 avant d'aller à son utilisation par la canalisation 2'. Completely demineralized, it passes through the valve V3 before going to its use by the line 2 '.

Sur cette canalisation 2', sont pratiquées deux dérivations 3 et 4, à faible débit qui viennent alimenter les récipients H et
OH contenant respectivement les solutions concentrées d'acide et de soude.On this pipe 2 ′, two taps 3 and 4 are made, at low flow which feed the containers H and
OH containing respectively the concentrated solutions of acid and sodium hydroxide.

Dans chacun de ces récipients, l'eau déminéralisée arrive au point le plus bas du tond concave pour assurer une dilution totale des régenérants et leur entrainement sur les échangeurs de la batterie D comme décrit, ci-après. In each of these receptacles, the demineralized water arrives at the lowest point of the concave mower to ensure a total dilution of the regenerants and their entrainment on the exchangers of the battery D as described below.

Par l'lntermediaire de la vanne V4, la solution acide
diluée venant du bac H, passant par la vanne V4, entre sur
llechangeur C2 qu'elle traverse de haut en bas (sens inverse de
la phase production), elle ressort par la canalisation 5 qui,
par l'intermédiaire de la vanne V1, l'entraîne dans la canalisa
tion égout 6.Via the valve V4, the acid solution
diluted from tank H, passing through valve V4, enters
the exchanger C2 which it crosses from top to bottom (opposite direction of
the production phase), it emerges through line 5 which,
via valve V1, draws it into the channel
sewer 6.

Simultanément, la solution soude diluée venant du bac OH et
passant par la vanne V3 entre sur l'échangeur A2 qu'elle traver
se également de haut en bas, d'où elle ressort en direction de
la vanne V4 et est entrainee dans la canalisation égout 6, re
joignant et neutralisant l'effluent acide mentionné plus haut
La phase "régénération" de la batterie D étant ainsi engagée,
l'arrivee permanente à faible debit de 11 eau déminéralisée dans
les récipients H et OH va très progressivement provoquer la di
lution et ltentrainement total des solutions régénérantes.Simultaneously, the dilute sodium hydroxide solution coming from the OH tank and
passing through the valve V3 enters the exchanger A2 which it crosses
also from top to bottom, from where it emerges towards
the valve V4 and is driven in the sewer line 6, re
joining and neutralizing the acid effluent mentioned above
The “regeneration” phase of the battery D being thus engaged,
the permanent low-flow arrival of 11 demineralized water in
the H and OH containers will very gradually cause the di
solution and total training of regenerating solutions.

C'est donc ensuite, automatiquement et insensiblement,
de l'eau déminéralisée seule qui traverse les échangeurs et
procéde à leur rinçage.So then, automatically and imperceptibly,
demineralized water alone which passes through the exchangers and
rinses them.

Le débit de meme que le volume global de l'eau déminérali
sée assurant dilution et entrainement des réénérants, puis le
rinçage des échangeurs, sont calculés et réglés en fonction de
la durée du cycle de la batterie en production, en l'occurence
la batterie G. En tout état de cause, un rinçage excédentaire de la batterie D ne peut provoquer un début de saturation de celleci, l'eau déminéralisée étant strictement neutre.The flow as well as the overall volume of demineralized water
sée ensuring dilution and training of re-enerents, then the
rinsing of the exchangers, are calculated and adjusted according to
the duration of the battery cycle in production, in this case
the battery G. In any event, excess rinsing of the battery D cannot cause it to begin to saturate, the demineralized water being strictly neutral.

A saturation de la batterie G, c'est à dire en fin de cycle de production, la batterie D se trouve ainsi en état de marche. When the battery G is saturated, that is to say at the end of the production cycle, the battery D is thus in working order.

il suffit alors de proceder au remplacement des récipients H et
OH et d'inverser avantageusement par une seule manoeuvre, les vannes V1 - V2 - V3 et V4 pour que, comme le montre la figure 2, la batterie D entre en phase de production et la batterie G en en régénération, processus résumé, ci-après.it then suffices to replace the containers H and
OH and to invert advantageously by a single operation, the valves V1 - V2 - V3 and V4 so that, as shown in Figure 2, the battery D enters the production phase and the battery G in regeneration, summary process, ci -after.

Selon la figure 2, l'eau à traiter (2) passant par V1 est entrainée sur C2 qu'elle traverse de bas en haut, puis par V4, elle arrive sur A2, ressort déminéralisée et passant par V3 part en production. Comme précédemment, les deux dérivations 3 et 4 viennent diluer et entrainer les solutions contenues dans les récipients H et OH. According to FIG. 2, the water to be treated (2) passing through V1 is entrained on C2 which it crosses from bottom to top, then via V4, it arrives at A2, demineralized spring and passing through V3 leaves for production. As before, the two diversions 3 and 4 dilute and entrain the solutions contained in the containers H and OH.

Du récipient H, la solution acide diluée, passant par V2 arrive sur l'échangeur C1 qu'elle traverse de haut en bas (toujours sens inverse de la phase production), ressort et, par V1 rejoint la canalisation égout 6. From the container H, the dilute acid solution, passing through V2 arrives at the exchanger C1 which it crosses from top to bottom (always in the opposite direction to the production phase), leaves and, via V1 joins the sewer line 6.

Simultanément, la solution soude diluée, passant par V3, traverse l'échangeur Al, ressort et, par V2, rejoint également la canalisation égout 6. Simultaneously, the dilute sodium hydroxide solution, passing through V3, crosses the exchanger Al, leaves and, via V2, also joins the sewer line 6.

Ainsi, la phase régénération de la batterie G va se dérouler comme précédemment pendant toute la durée de la phase production de l'autre batterie, le rinçage de ses échangeurs s'opérant automatiquement par l'arrivée permanente d'eau déminéralisée apres l'entraînement total des deux régénérants. Thus, the regeneration phase of the battery G will take place as previously throughout the duration of the production phase of the other battery, the rinsing of its exchangers taking place automatically by the permanent arrival of demineralized water after the drive total of the two regenerants.

A saturation de la batterie D et après remplacement ou réapprovisionnement des bacs H et OH, l'inversion simultanée des quatre vannes rétablit la situation décrite en référence à la figure 1. When the battery D is saturated and after replacement or replenishment of the tanks H and OH, the simultaneous reversal of the four valves re-establishes the situation described with reference to FIG. 1.

Dans l'ensemble de ce descriptif, les sens de passage adoptés (Production : de bas en haut, Régénération : de haut en bas) ne sont donnés qu'à titre d'exemple. Le procédé est tout aussi valable en les inversant, c'est à dire, de haut en bas pour la production et de bas en haut pour la régénération, le principe retenu étant celui de l'inversion du sens de passage entre production et régénération. Seul, le sens de passage de l'eau déminéralisée dans les bacs H et OH demeure intangible, c'est à dire, de bas en haut. Throughout this description, the directions of passage adopted (Production: from bottom to top, Regeneration: from top to bottom) are only given as an example. The process is just as valid by reversing them, that is, from top to bottom for production and from bottom to top for regeneration, the principle adopted being that of reversing the direction of passage between production and regeneration. Only, the direction of passage of demineralized water in tanks H and OH remains intangible, that is to say, from bottom to top.

Le procédé peut également être appliqué dans tout autre traitement d'épuration par échangeurs d'ions d'une quelconque solution aqueuse ou non.  The process can also be applied in any other purification treatment by ion exchangers of any aqueous solution or not.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1 - Procédé de régénération d'une double batterie de déminéralisation d'eau caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser en continu une fraction de la production d'eau déminéralisée d'une des batteries pour, à la tois, diluer les régénérants acide et basique concentrés (HGl et NaOH, par exemple) et les entrainer respectivement au contact des échangeurs cationique et anionique de l'autre batterie.1 - Method for regenerating a double battery for demineralizing water, characterized in that it consists in continuously using a fraction of the production of demineralized water from one of the batteries in order to dilute the acid regenerants and basic concentrates (HGl and NaOH, for example) and entrain them respectively in contact with the cation and anion exchangers of the other battery. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste2 - Method according to claim 1, characterized in that it consists a) à faire traverser simultanément les échangeurs cationiques et anioniques par leur régénerants respectifs dans le temps nécessaire à une régénération efficace. a) to cause the cationic and anionic exchangers to pass simultaneously through their respective regenerants in the time necessary for effective regeneration. b) à provoquer automatiquement et simultanément le rinçage des deux échangeurs par l'eau déminéralisée qui fait suite à la régénération 3 - Procédé, selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste en la neutralisation automatique des deux effluents respectivement acide et basique dans la canalisation commune qui les entraine à l'égout.  b) to automatically and simultaneously cause the rinsing of the two exchangers by demineralized water which follows regeneration 3 - Process according to claim 2, characterized in that it consists in the automatic neutralization of the two effluents, respectively acid and basic in the common pipe which leads them to the sewer. 4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à empêcher en cas de rinçage excédentaire, un début de saturation des résines, l'eau déminéralisée étant strictement neutre.4 - Process according to claim 2, characterized in that it consists in preventing, in the event of excess rinsing, an onset of saturation of the resins, demineralized water being strictly neutral. 5 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend5 - Device for implementing the method according to any one of claims 1 to 4 characterized in that it comprises - Deux batteries G et D de deux échangeurs chacune, (C1, Al, A2, C2), disposées tëte-bêche.  - Two batteries G and D of two exchangers each, (C1, Al, A2, C2), arranged upside down. - Quatre vannes manuelles à 5 voies à deux positions (V1, - Four manual 5-way valves with two positions (V1, V2, V3, V4) assurant alternativement soit la phase production, soit la phase régénération de l'une ou de l'autre des batteriesV2, V3, V4) alternately providing either the production phase or the regeneration phase of one or other of the batteries G et D.G and D. - Deux récipients (H et OH) à fond concave contenant les solutions concentrées de régénérants et traversés de bas en haut par la fraction d'eau déminéralisée de dilution et d'entrainement des régénérants et du rinçage qui s ensuit.  - Two receptacles (H and OH) with a concave bottom containing the concentrated solutions of regenerants and crossed from bottom to top by the fraction of demineralized water for diluting and entraining the regenerants and the subsequent rinsing. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les positions des quatre vannes manuelles à 5 voies (V1 à V4) sont groupées pour être inversées simultanément en une seule manoeuvre.6 - Device according to claim 5, characterized in that the positions of the four manual 5-way valves (V1 to V4) are grouped to be reversed simultaneously in a single operation. 7 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il peut être utilisé dans tout autre traitement par échangeurs d'ions d'une solution aqueuse ou non. 7 - Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that it can be used in any other treatment by ion exchangers of an aqueous solution or not.