CH682639A5 - Feinreinigung von Wasser und Behandlung von Kondensaten in einer Ionenaustauscheranlage. - Google Patents
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Description
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CH 682 639 A5
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feinreinigung von Wasser, insbesondere von salzarmem Wasser, zum Zwecke der Entnahme von Reinwasser, das höchsten Reinheitsansprüchen genügt, sowie zur Behandlung von wässrigen Kondensaten in einer lonenaustauscheranlage, die ein Mischbettharz enthält.
In vielen Industriezweigen, wie z.B. in der Kraftwerkstechnik, der Mikroelektronikindustrie, der Phar-mazeutik, der Photochemie etc., wird entsalztes Wasser reinster Qualität benötigt, das praktisch ausschliesslich mittels Mischbettanlagen erzeugt wird und für welches folgende Werte angestrebt werden:
elektrische Leitfähigkeit ca. 0,1 fiS/cm
Natriumgehalt <10 ppb
Kieselsäuregehalt < 20 ppb
Eisengehalt < 20 ppb
Die höchsten Reinheitsansprüche stellen zur Zeit die Hersteller von Mikrochips; sie fordern für «ultrareines Wasser» die folgenden Werte:
elektrische Leitfähigkeit ca. 0,055 jiS/cm
(<18 Megohm x cm) bei 25°C
Natriumgehalt < 3 ppb
Kieselsäuregehalt < 5 ppb
Eisengehalt < 5 ppb
Zur Feinreinigung von Wasser in einer Mischbettanlage wird das aufzubereitende, teilentsalzte Wasser von oben nach unten durch ein Mischbettharz geleitet und dabei von gelösten Salzresten befreit. Nach der Erschöpfung des Mischbettharzes werden die beiden beladenen Harzkomponenten aufgrund ihrer Dichte- und/oder Korngrössenunterschiede getrennt und dann regeneriert. Erfolgt die Regeneration intern, so wird in der Regel die zur Regeneration benötigte Säure von unten nach oben durch die Ka-tionenaustauscherharzschicht geleitet und gleichzeitig die zur Regeneration benötigte Lauge von oben nach unten durch die Anionenaustauscherharzschicht geleitet. Die überschüssigen bzw. verbrauchten Regeneriermittel werden über eine mittlere, in der Grenzschicht zwischen Kationen- und Anionenaus-tauscherharz liegende Abnahmevorrichtung (Mitteldrainage) abgeleitet. Danach werden die beiden Harze durch Spülen mit voilentsalztem Wasser weitestgehend von überschüssigem Regeneriermittel befreit und mit Luft intensiv gemischt.
Schon früh in der Entwicklung der Mischbettfiltertechnik erkannte man, dass die Restabgabe von Kationen und Anionen die Qualität des erzeugten Reinwassers wesentlich beeinflusst.
Die Abgabe dieser Verunreinigungen hat mehrere Ursachen. Eine der bedeutendsten Ursachen liegt in der ungenügenden Trennung der beiden Harze vor der Regeneration. Ist die Trennung nicht vollständig, dann werden Kationenaustauscherharzteilchen in der Anionenaustauscherharzschicht mit Kationen beladen, beispielsweise mit Natrium-Ionen bei Verwendung von Natronlauge als Regeneriermittel, und Anionenaustauscherharzteilchen in der Kationenaustauscherharzschicht werden mit Anionen beladen, beispielsweise mit Chlorid-Ionen bei Verwendung von Salzsäure als Regeneriermittel. Die beladenen Harzteilchen verunreinigen nach dem Mischen der beiden Harze die unterste Schicht des Mischbetts und sind dort eine Quelle für das Auftreten von Rest-Ionen.
Die Werte der Selektivitätskoeffizienten für die in der Reinwasserherstellung relevanten lonenaus-tauschpaare von z.B. 1,5 für Na+/H+, 0,75 für Na+/NH4+ und 10 für Ch/OH" zeigen, dass Kationenaustauscherharze eine etwa sechs- bis dreizehnmal geringere Selektivität für Natrium-Ionen aufweisen als Anionenaustauscherharze für Chlorid-Ionen.
Als Folge dieser Ursachen sind die vom Mischbettfilter abgegebenen Natrium-Ionen im Normalfall kein echter Schlupf, sondern sie stammen aus den Kationenaustauscherharzen selbst und werden durch Hydrolyse aus der untersten Schicht des Mischbetts ausgewaschen.
Um bei der Kondensatreinigung oder bei der Erzeugung von Reinstwasser einen Restgehalt an Natrium* und Chlorid-Ionen von je 1-5 ppb zu erreichen, müssen die lonenaustauscherharze in Abhängigkeit von der Fahrweise der Mischbettentsalzungsanlage mindestens folgende Regenerationsgrade aufweisen.
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Fahrweise der Anlage pH
Kationenaustauscherharz
Anionenaustauscherharz neutral
7
23% H+
7% OH-
ammoniakalisch
9
98% H+
85% OH-
Da der notwendige, höhere Regenerationsgrad des Kationenaustauscherharzes eine maximale Trennung der beiden Harzkomponenten vor der Regeneration voraussetzt, wurden - je nach der angestrebten Reinwasserqualität - verschiedene, mehr oder weniger komplizierte Verfahren und Apparate für den Mischbettionenaustausch entwickelt. Eine Übersicht über die zur Zeit bekannten Mischbettsysteme gibt der in VGB Kraftwerkstechnik 66, Heft 2, Seiten 159-170 (1986) veröffentlichte Artikel «Verfahrenstechnik der Feinreinigung von Wasser durch lonenaustausch» von F. Martinola und H. Brost. Gemäss dieser Publikation können folgende Systeme unterschieden werden:
1. Intern regenerierbare Mischbettfilter a) Mischbett mit Kationen- und Anionenaustauscherharzen (1 Aktivbett-2 Komponentensystem)
b) System mit Kationenaustauscher-, Anionenaustauscher- und Trennschichtharzen (1 Aktivbett-3 Komponentensystem)
c) Mischbett mit Kationen- und Anionenaustauscherharzen gemäss dem Extrakt-Verfahren (1 Aktivbett-2 Komponentensystem)
2. Mischbettfilter mit externer Regeneration a) System mit Arbeitsmischbettfilter und separatem Regenerierbehälter für das Mischbettharz b) System mit Arbeitsmischbettfilter und getrennten Regenerierkolonnen für das Kationenaustauscherharz und das Anionenaustauscherharz c) System mit Arbeitsmischfilter mit 3 Komponenten (Trennschichtsystem) und getrennten Regenerierkolonnen für das Kationenaustauscherharz und das Anionenaustauscherharz.
d) System mit Arbeitsmischbettfilter mit 2 Komponenten gemäss dem Extrakt-Verfahren und getrennten Regenerierkolonnen für das Kationenaustauscherharz und das Anionenaustauscherharz.
Wie diese Aufstellung zeigt, wurden verschiedene, meist komplizierte und/oder teure Verfahren und Anlagen entwickelt, um die Unzulänglichkeiten des einfachen Mischbettfilters gemäss 1.a) oben möglichst weitgehend zu vermeiden. Beispielsweise werden für Mischbettfilter mit externer Regeneration neben einem Arbeitsfilter separate Regenerierkolonnen, eine Transportvorrichtung für die Harze und, gegebenenfalls, separate Behälter zum Mischen und Lagern der Harze benötigt. Die vorgeschlagenen Massnahmen bezwecken vor allem eine verbesserte Trennung und Regeneration der beiden Harzkomponenten, was insbesondere erforderlich ist, um den notwendigen, höheren Regenerationsgrad des Kationenaustauscherharzes und damit die eingangs genannten Werte für den Natriumgehalt und die elektrische Leitfähigkeit erreichen zu können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Feinreinigung von Wasser und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Verfügung zu stellen, die wirtschaftlicher und sicherer angewendet werden können als die Verfahren und Vorrichtungen nach dem Stande der Technik.
Die Lösung dieser Aufgabe wird im wesentlichen mit einem im gleichen Behandlungsbehälter unterhalb des Mischbettharzes und des Luftverteilsystems angeordneten Kationenaustauscherharzbett erreicht. Diese Massnahme basiert auf der Idee, das Luftverteilsystem nicht unterhalb, sondern innerhalb der lonenaustauscherharze anzuordnen, und ihre Vorteile lassen sich am besten anhand dieser Idee verdeutlichen.
Die einfachsten, bekannten Mischbettfilter verwenden ein Mischbettharz aus Kationen- und Anionenaustauscherharzen, welches vor der internen Regeneration in eine untere Kationenaustauscherharz-schicht und eine obere Anionenaustauscherharzschicht getrennt wird. Wird nun in einer solchen Vorrichtung mit einer unteren Kationenaustauscherharzschicht und einer oberen Anionenaustauscherharzschicht das Luftverteilsystem innerhalb der Kationenaustauscherharzschicht angeordnet, so bildet sich beim Mischen der über dem Luftverteilsystem liegenden Harze mit Luft ein Mischbettharz, während unterhalb des Luftverteilsystems ein Kationenaustauscherharzbett erhalten bleibt. Das zusätzliche Kationenaustauscherharzbett bedingt in dieser Anordnung im Vergleich zum einfachen, bekannten Mischbettfilter keinerlei zusätzlichen Aufwand für das Trennen, Regenerieren und Mischen der Harze. Bei Anwendung üblicher Massnahmen zur Trennung der Mischbettharze bildet sich nämlich eine obere Anionenaustauscherharzschicht und eine untere Kationenaustauscherharzschicht (bestehend aus Kationenaustauscherharz des Mischbetts und des Kationenaustauscherharzbetts); die Kationenaustauscher-harze aus dem Kationenaustauscherharzbett und dem Mischbett können dann gemeinsam regeneriert werden; und beim Mischen mit Luft bildet sich von selbst über dem Luftverteilsystem eine Mischbett-
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harzschicht, während unterhalb des Luftverteilsystems ein Kationenaustauscherharzbett erhalten bleibt. Wird das Regeneriermittel im Gegenstrom von unten nach oben durch das Kationenaustauscherharz geleitet, erzielt man im unteren Bereich, welcher nach dem Mischen das Kationenaustauscherharzbett bildet, einen besonders hohen Regenerationsgrad. Das Kationenaustauscherharzbett wirkt daher, wenn man das zu behandelnde Wasser von oben nach unten durch das Mischbettharz und das im Gegenstrom hochregenerierte Kationenaustauscherharzbett leitet, als Polishingschicht und hält insbesondere auch Spuren von Kationen zurück, die aus dem Mischbettharz selbst stammen können.
Dank der vorliegenden Anordnung von Mischbettharz, Luftverteilsystem und zusätzlichem Kationenaustauscherharzbett gelingt es somit, Reinwasser auf einfachere und ökonomischere Weise und in der gewünschten, hohen Qualität zu erhalten. Komplizierte und teure Anlagen und Verfahren können völlig vermieden werden. Gegenüber dem einfachen, bekannten Mischbettfilter wird - bei gleichem Arbeitsaufwand und Regeneriermittelverbrauch - eine deutliche Verbesserung der Reinwasser-Qualität erreicht.
Die erfindungsgemässe Anordnung von Mischbettharz, Luftverteilsystem und zusätzlichem Kationenaustauscherharzbett kann mit Vorteil auch bei der Kondensatreinigung eingesetzt werden. Zweckmässigerweise wird jedoch das zu behandelnde wässrige Kondensat im Aufstrom von unten nach oben durch das Kationenaustauscherharzbett und das Mischbettharz geleitet. Das Kationenaustauscherharzbett dient in diesem Fall zur Kondensatvorreinigung (z.B. gegen Ammonium- und Natrium-Leckage) und bedingt, wie oben erläutert, keinerlei Mehraufwand beim Trennen, Regenerieren und Mischen der Harze. Im Unterschied zur oben besprochenen Feinreinigung von salzarmem Wasser kann das Regeneriermittel für das Kationenaustauscherharz vorzugsweise auch von oben nach unten im Gegenstrom durch das Kationenaustauscherharz geleitet werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit ebenfalls die Kombination der Kondensatvorreinigung und der Feinreinigung an einem Mischbettharz in einem Behandlungsbehälter mit interner Regeneration der Harze.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine lonenaustauscheranlage gemäss Anspruch 1 zur Feinreinigung von Wasser und zur Behandlung von wässrigen Kondensaten. Sie eignet sich insbesondere zur Feinreinigung von salzarmem Wasser oder zur Reinigung von wässrigen Kondensaten. Unter «salzarmem Wasser» sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere Wässer mit einer elektrischen Leitfähigkeit von etwa 2-70 nS/cm zu verstehen, wie sie beispielsweise bei der Grobentsalzung mittels lonenaustauscheranlagen und/oder Gegenosmoseanlagen vor einer allfälligen Feinreinigungsstufe erhalten werden.
Die Verteil- und Abnahmevorrichtungen können in üblicher Weise ausgebildet sein, und es können übliche Harze verwendet werden. Das Wasser-Einlasssystem und die Regeneriermittel-Verteil- und -Ab-nahmevorrichtungen sollten vorzugsweise so angeordnet und/oder ausgebildet sein, dass eine möglichst gleichmässige Verteilung von Wasser und Regenerierlösungen gewährleistet ist und keine Toträume vorhanden sind.
Infolge der Anordnung des Luftverteilsystems an der Grenzfläche zwischen dem Kationenaustauscherharzbett und dem Kationenaustauscherharz des Mischbettes erübrigt sich eine separate Trennung der beiden Harzbetten, da die Luft aus dem Luftverteilsystem nur durch die darüberliegende Mischbett-harzschicht strömt und somit nur die Harze des Mischbetts gemischt werden. Die Luft kann über das obere Einlasssystem für das zu behandelnde Wasser bzw. über das obere Einnahmesystem für das Reinwasser oder gewünschtenfalls über eine separate obere Öffnung abgeleitet werden.
Gewünschtenfalls kann jedoch zwischen dem Kationenaustauscherharzbett und dem Mischbettharz eine Fiiterplatte oder eine Platte mit Löchern, welche vorzugsweise einen Durchmesser von 1-4 mm aufweisen können, angeordnet werden. Das Luftverteilsystem wird in diesem Fall unmittelbar über oder, vorzugsweise, unmittelbar unter dieser Platte angeordnet.
Gewünschtenfalls kann ferner das Kationenaustauscherharzbett vom Mischbettharz durch eine Filterplatte und eine unmittelbar unter dieser Filterplatte angeordnete Inertharzschicht getrennt sein. Das Luftverteilsystem wird in diesem Fall vorzugsweise innerhalb der Inertharzschicht angeordnet.
Wie oben angedeutet, wird zur Feinreinigung von salzarmem Wasser zweckmässigerweise das zu behandelnde Wasser von oben nach unten durch den Behandlungsbehälter geleitet und das Kationenaustauscherharz im Gegenstrom regeneriert. Die erfindungsgemässe lonenaustauscheranlage weist daher zur Feinreinigung von salzarmem Wasser ein oberes Einlasssystem für das zu behandelnde Wasser, ein unteres Abnahmesystem für das Reinwasser und ein unterhalb oder im unteren Bereich des Kationenaustauscherharzbetts angeordnetes System zur Einleitung des Regeneriermittels für das Kationenaustauscherharz auf, und die Mitteldrainage dient zur Abnahme beider Regeneriermittel. Das Einlasssystem für das zu behandelnde Wasser kann beispielsweise ein einfaches Zuflussrohr in der oberen Begrenzung des Behandlungsbehälters sein. Das Abnahmesystem für das Reinwasser kann beispielsweise ein Abflussrohr im Boden des Behandlungsbehälters oder eine im Kationenaustauscherharzbett angeordnete Abnahmevorrichtung sein.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kationenaustauscherharzbett vom unterhalb des Kationenaustauscherharzbetts angeordneten Reinwasser-Abnahmesystem und Regeneriermittel-Einlass-system durch eine Fiiterplatte - beispielsweise ein Düsenboden oder eine FilterscreenPlatte - getrennt. Der Zufluss bzw. Abfluss kann in diesem Fall vorzugsweise über ein Rohr im Boden des Behandlungsbehälters erfolgen.
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Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführung sind das Reinwasser-Abnahmesystem und das Ver-teilsystem für das zur Regeneration des Kationenaustauscherharzes zu verwendende Regeneriermittel innerhalb des Kationenaustauscherharzbetts so angeordnet, dass das Reinwasser-Abnahmesystem über dem Regeneriermittel-Verteilsystem liegt und zwischen dem Reinwasser-Abnahmesystem und dem Luftverteilsystem eine ausreichende Kationenaustauscherharzschicht verbleibt. Das Kationenaustauscherharzbett kann hierbei den unteren Teil des Behandlungsbehälters vollständig ausfüllen.
Im Fall der Reinigung von wässrigen Kondensaten wird das zu behandelnde Wasser zweckmässigerweise von unten nach oben durch den Behandlungsbehälter geleitet. Die erfindungsgemässe lonenaustauscheranlage weist daher zur Reinigung von wässrigen Kondensaten ein unteres Einlasssystem für das zu behandelnde Wasser und ein oberes Abnahmesystem für das Reinwasser auf. Der Raum über dem Mischbettfilter ist zur Kompaktierung des lonenaustauscherharzbettes währed des Beladungsprozesses vorzugsweise mit einem Inertharz ausgefüllt, welches spezifisch leichter ist als das Anionenaustauscherharz.
Zur Regeneration des Kationenaustauscherharzes wird das Regeneriermittel im Gegenstrom, d.h. von oben nach unten durch das Kationenaustauscherharz geleitet werden. Im Falle der Reinigung von wässrigen Kondensaten dient daher die Mitteldrainage zur Ableitung des Regeneriermittels für das Anionenaustauscherharz und zur Einleitung des Regeneriermittels für das Kationenaustauscherharz.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform können das Einlasssystem für das zu behandelnde Wasser und das System zur Ableitung des Regeneriermittels für das Kationenaustauscherharz innerhalb des Kationenaustauscherharzbetts so angeordnet werden, dass das Einlasssystem für das zu behandelnde Wasser über dem System zur Ableitung des Regeneriermittels liegt und zwischen dem Einlasssystem für das zu behandelnde Wasser und dem Luftverteilsystem eine ausreichende Schicht an Kationenaustauscherharz verbleibt. Das Kationenaustauscherharzbett kann in diesem Fall vorzugsweise den unteren Teil des Behandlungsbehälters vollständig ausfüllen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren gemäss Anspruch 11 zur Feinreinigung von Wasser und zur Behandlung von wässrigen Kondensaten unter Verwendung der erfindungsgemässen lonenaustauscheranlage. Es versteht sich, dass die Harze nach der Behandlung mit Regeneriermittel mit vollentsalztem Wasser gespült werden sollten, um allfällige Reste an Regeneriermittel weitgehend zu entfernen. Die Durchführung des Verfahrens sowie der Vorteile und bevorzugte Varianten ergeben sich unmittelbar aus der obigen Beschreibung der lonenaustauscheranlage, insbesondere aus der Anordnung der Abnahme- und Verteilvorrichtungen und aus der Anordnung, den Eigenschaften und der Wirkungsweise der lonenaustauscherharze. Insbesondere wird salzarmes Wasser zur Feinreinigung von oben nach unten durch den Behandlungsbehälter geleitet und das Regeneriermittel für das Anionenaustauscherharz von oben nach unten bzw. das Regeneriermittel für das Kationenaustauscherharz im Gegenstrom von unten nach oben durch das betreffende Harz geleitet. Anderseits werden wässrige Kondensate zur Reinigung zweckmässigerweise im Aufstrom von unten nach oben durch den Behandlungsbehälter geleitet, und das Regeneriermittel für das Anionenaustauscherharz wird von oben nach unten durch die Anionenaustauscherharzschicht geleitet; das Regeneriermittel für das Kationenaustauscherharz wird von oben nach unten im Gegenstrom durch die Kationenaustauscherharzschicht geleitet werden.
Als Kationenaustauscherharze, Anionenaustauscherharze und Inertharze kommen übliche, in der lo-nenaustauscheranlagetechnik verwendbare Harze in Betracht. Die Ausdrücke «spezifisch leichter» und «spezifisch schwerer» bezeichnen einen Dichteunterschied der betreffenden Harze; dieser sollte genügend gross sein, um eine möglichst saubere Trennung aufgrund der unterschiedlichen Dichte zu erreichen. Da dies eine gebräuchliche Trennmethode ist, sind geeignete Kombinationen von Harzen dem Fachmann bestens geläufig.
Vorzugsweise wird für das Kationenaustauscherharzbett und das Mischbettharz das gleiche Kationenaustauscherharz verwendet. Gewünschtenfalls können aber auch unterschiedliche Harze verwendet werden, sofern das Kationenaustauscherharzbett vom Mischbettharz durch eine Filterplatte getrennt ist und/oder das Kationenaustauscherharz des Kationenaustauscherharzbetts spezifisch schwerer ist als jenes des Mischbettharzes.
Zur Regeneration des Kationen- und des Anionenaustauscherharzes können übliche Regeneriermittel verwendet werden. Im allgemeinen wird jedoch zur Regeneration des Anionenaustauscherharzes Natronlauge und zur Regeneration des Kationenaustauscherharzes Salzsäure bevorzugt.
Zum besseren Verständnis sind einzelne Ausführungsformen der Erfindung in Fig. 1 bis 5 dargestellt, worin die Bezugszeichen jeweils folgende Bedeutung haben:
1 Behandlungsbehälter
2 Filterplatte (z.B. Düsenboden oder Filterscreen-Platte)
3 Einlasssystem für das zu behandelnde Wasser
4 Reinwasser-Abnahmesystem
5 Verteilsystem für das zur Regeneration des Kationenaustauscherharzes zu verwendende Regeneriermittel
6 Verteilsystem für das zur Regeneration des Anionenaustauscherharzes zu verwendende Regeneriermittel
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7 Vorrichtung (Mitteldrainage) zur Abnahme des für die Regeneration des Anionenaustauscherharzes zu verwendenden Regeneriermittels und zur Abnahme bzw. Verteilung des für die Regeneration des Kationenaustauscherharzes zu verwendenden Regeneriermittels
8 Luftverteilsystem zum Mischen der Harze der Mischbettschicht
9 Kationenaustauscherharz des Mischbetts (dargestellt nach Trennung des Mischbetts)
10 Anionenaustauscherharz des Mischbetts (dargestellt nach Trennung des Mischbetts)
11 Kationenaustauscherharzbett
12 Zwischenboden mit Löchern oder Filterplatte
13 Inertharzschicht
14 Abnahmesystem für das zur Regeneration des Kationenaustauscherharzes zu verwendende Regeneriermittel
15 Rohr zur Zugabe bzw. Entnahme des Inertharzes
Um die Lage der Mitteldrainage besser zu verdeutlichen, ist die Anordnung der Harze in allen Zeichnungen so abgebildet, wie sie bei der Regeneration vorliegt, d.h. mit getrenntem Anionen- und Kationenaustauscherharz des Mischbetts.
Fig. 1 zeigt eine lonenaustauscheranlage zur Feinreinigung von salzarmem Wasser, in welcher das Kationenaustauscherharzbett 11 auf einer Filterplatte 2 aufliegt und das Reinwasser-Abnahmesystem 4 und das Regeneriermittel-Verteilsystem 5 im Boden des Behandlungsbehälters angeordnet sind.
Fig. 2 zeigt eine lonenaustauscheranlage zur Feinreinigung von salzarmem Wasser mit innerhalb des Kationenaustauscherharzbetts 11 angeordnetem Reinwasser-Abnahmesystem 4 und Regeneriermittel-Verteilsystem 5.
Fig. 3 und 4 zeigen je eine lonenaustauscheranlage zur Feinreinigung von salzarmem Wasser, in welcher zwischen dem Mischbettharz 9, 10 und dem Kationenaustauscherharzbett 11 eine Filterplatte oder ein Zwischenboden mit Löchern 12 angeordnet ist. Das Reinwasser-Abnahmesystem 4 und das Regeneriermittel-Verteilsystem 5 sind wie in Fig. 1 bzw. 2 angeordnet, nämlich im Boden des Behandlungsbehälters 1 unterhalb einer Filterplatte 2 (Fig. 3) bzw. innerhalb des Kationenaustauscherharzbetts 11 (Fig. 4).
Fig. 5 zeigt eine lonenaustauscheranlage zur Aufstromreinigung von wässrigen Kondensaten, in welcher zwischen dem Mischbettharz 9, 10 und dem Kationenaustauscherharzbett 11 eine Filterplatte oder ein Zwischenboden mit Löchern 12 angeordnet ist, und das Kondensat-Einlasssystem 3 und das Regeneriermittel-Abnahmesystem 14 innerhalb des Kationenaustauscherharzbetts 11 angeordnet sind. Die Mitteldrainage 7 dient zur Ableitung des Regeneriermittels aus dem Anionenaustauscherharz 10 und zur Verteilung des Regeneriermittels für das Kationenaustauscherharz 9, 11. Im oberen Teil des Behandlungsbehälters 1 ist ein Inertharzbett 13 angeordnet, das zur Kompaktierung des lonenaustauscherharz-bettes während des Beladungsprozesses dient und das vor der Trennung und Regeneration des Harzes über das Rohr 15 aus dem Behandlungsbehälter heraus transportiert wird.
Claims (12)
1. lonenaustauscheranlage zur Feinreinigung von Wasser, insbesondere von salzarmem Wasser, und zur Behandlung von wässrigen Kondensaten mit interner Regeneration der lonenaustauscherharze, gekennzeichnet durch a) einen mit einem Einlasssystem (3) für das zu behandelnde Wasser und einem Abnahmesystem (4) für das Reinwasser versehenen Behandlungsbehälter (1), in welchem eine Mischbettharzschicht aus einem spezifisch leichteren Anionenaustauscherharz (10) und einem spezifisch schwereren Kationenaustauscherharz (9) untergebracht ist,
b) ein im Behandlungsbehälter (1) unterhalb der Mischbettharzschicht (9, 10) angeordnetes Kationenaustauscherharzbett (11),
c) ein zwischen der Mischbettharzschicht (9, 10) und dem Kationenaustauscherharzbett (11) angeordnetes Luftverteilsystem (8) zum Mischen der Harze der Mischbettharzschicht (9, 10),
d) ein über der Mischbettharzschicht (9, 10) angeordnetes Verteilsystem (6) für das zur Regeneration des Anionenaustauscherharzes (10) zu verwendende Regeneriermittel,
e) eine Mitteldrainage (7) zur Abnahme des für die Regeneration des Anionenaustauscherharzes (10) zu verwendenden Regeneriermittels und zur Abnahme oder Verteilung des für die Regeneration des Kationenaustauscherharzes (9, 11) zu verwendenden Regeneriermittels, die in der Mischbettharzschicht (9, 10) so angeordnet ist, dass sie bei der Trennung der Mischbettharze (9, 10) zwecks Regeneration an der Grenzfläche zwischen dem Anionenaustauscherharz (10) und dem Kationenaustauscherharz (9) liegt, und f) ein unterhalb oder im unteren Bereich des Kationenaustauscherharzbetts (11) angeordnetes System (5) zur Einleitung des Regeneriermittels für das Kationenaustauscherharz (9, 11), wenn dessen Ableitung über die Mitteldrainage (7) erfolgt, bzw. zur Ableitung (14) des Regeneriermittels für das Kationenaustauscherharz (9, 11), wenn dessen Einleitung über die Mitteldrainage (7) erfolgt.
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2. lonenaustauscheranlage gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kationenaustauscherharzbett (11) und die Mischbettharzschicht (9, 10) durch eine Filterplatte oder durch eine Platte mit Löchern (12) getrennt sind und das Luftverteilsystem (8) unmittelbar über oder unter dieser Platte angeordnet ist.
3. lonenaustauscheranlage gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kationenaustauscherharzbett (11) und die Mischbettharzschicht (9, 10) durch eine Filterplatte (12) und eine unter der Filterplatte angeordnete Inertharzschicht getrennt sind und das Luftverteilsystem (8) in der Inertharzschicht angeordnet ist.
4. lonenaustauscheranlage zur Feinreinigung von salzarmem Wasser gemäss einem der Ansprüche
I bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein oberes Einlasssystem (3) für das zu behandelnde Wasser, ein unteres Abnahmesystem (4) für das Reinwasser und ein unterhalb oder im unteren Bereich des Kationenaustauscherharzbetts angeordnetes System (5) zur Einleitung des Regeneriermittels für das Kationenaustauscherharz (9, 11) aufweist und die Mitteldrainage (7) zur Abnahme der für die Regeneration des Anionenaustauscherharzes (10) und des Kationenaustauscherharzes (9, 11) zu verwendenden Regeneriermittel dient.
5. lonenaustauscheranlage gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kationenaustauscherharzbett (11) vom unterhalb des Kationenaustauscherharzbetts angeordneten Reinwasser-Abnahmesystem (4) und Regeneriermittel-Einlasssystem (5) durch eine Filterplatte (2) getrennt ist.
6. lonenaustauscheranlage gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinwasser-Ab-nahmesystem (4) und das Regeneriermittel-Verteilsystem (5) innerhalb des Kationenaustauscherharzbetts (11) so angeordnet sind, dass das Reinwasser-Abnahmesystem (4) über dem Regeneriermittel-Verteilsystem (5) liegt und zwischen dem Reinwasser-Abnahmesystem (4) und dem Luftverteilsystem (8) eine ausreichende Schicht an Kationenaustauscherharz verbleibt.
7. lonenaustauscheranlage zur Aufstrombehandlung von wässrigen Kondensaten gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein unteres Einlasssystem (3) für das zu behandelnde Wasser und ein oberes Abnahmesystem (4) für das Reinwasser aufweist, die Mitteldrainage (7) zur Abnahme des für die Regeneration des Anionenaustauscherharzes (10) zu verwendenden Regeneriermittels und zur Verteilung des für die Regeneration des Kationenaustauscherharzes (9, 11) zu verwendenden Regeneriermittels dient und unterhalb oder im unteren Bereich des Kationenaustauscherharzbetts (11) ein System zur Ableitung (14) des Regeneriermittels für das Kationenaustauscherharz (9,
II ) angeordnet ist.
8. lonenaustauscheranlage gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum über der Mischbettharzschicht (9, 10) zur Kompaktierung des lonenaustauscherharzbettes während des Beladungsprozesses mit einem Inertharz (13) ausgefüllt ist, weiches spezifisch leichter ist als das Anionenaustauscherharz (10).
9. lonenaustauscheranlage gemäss Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlasssystem (3) für das zu behandelnde Wasser und das System zur Ableitung (14) des Regeneriermittels für das Kationenaustauscherharz (9, 11) innerhalb des Kationenaustauscherharzbetts (11) so angeordnet sind, dass das Einlasssystem (3) für das zu behandelnde Wasser über dem System zur Ableitung (14) des Regeneriermittels liegt und zwischen dem Einlasssystem (3) für das zu behandelnde Wasser und dem Luftverteilsystem (8) eine ausreichende Schicht an Kationenaustauscherharz verbleibt.
10. Verfahren zur Feinreinigung von Wasser, insbesondere von salzarmem Wasser, und zur Behandlung von wässrigen Kondensaten mittels lonenaustauscherharzen und zur internen Regeneration der lonenaustauscherharze, dadurch gekennzeichnet, dass man das zu behandelnde Wasser durch eine lonenaustauscheranlage gemäss Ansprüchen 1 bis 9 leitet und dass man zur Regeneration der Harze, die Kationen- (9, 11) und Anionenaustauscherharze (10) aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte in eine obere Anionenaustauscherharzschicht (10) und eine untere Kationenaustauscherharzschicht (9, 11) trennt, die Anionen- (10) und die Kationenaustauscherharzschicht (9, 11) mit je einem geeigneten Regeneriermittel regeneriert und schliesslich das Anionenaustauscherharz (10) und das über dem Luftverteilsystem (8) liegende Kationenaustauscherharz (9) mit Luft zu einer Mischbettharzschicht (9, 10) mischt.
11. Verfahren gemäss Anspruch 10 zur Feinreinigung von salzarmem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass man das zu behandelnde Wasser von oben nach unten zuerst durch die Mischbettharzschicht (9, 10) und dann durch das Kationenaustauscherharzbett (11) leitet und dass man zur Regeneration das Regeneriermittel für das Anionenaustauscherharz von oben nach unten durch die Anionenaustauscherharzschicht (10) und das Regeneriermittel für das Kationenaustauscherharz im Gegenstrom von unten nach oben durch die Kationenaustauscherharzschicht (9, 11) leitet.
12. Verfahren nach Anspruch 10 zur Behandlung von wässrigen Kondensaten, dadurch gekennzeichnet, dass man das zu behandelnde Kondensat im Aufstrom von unten nach oben zuerst durch das Kationenaustauscherharzbett (11) und dann durch die Mischbettharzschicht (9, 10) und das Inertharzbett (13) leitet und dass man zur Regeneration das Regeneriermittel für das Anionenaustauscherharz von oben nach unten durch die Anionenaustauscherharzschicht (10) und das Regeneriermittel für das Kationenaustauscherharz im Gegenstrom von oben nach unten durch die Kationenaustauscherharzschicht (9, 11) leitet.
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