DE2708315A1

DE2708315A1 - Verfahren zum reinigen eines in einem filterbehaelter angeordneten bettes aus ionenaustauscherharzen von feststoffverunreinigungen

Info

Publication number: DE2708315A1
Application number: DE19772708315
Authority: DE
Inventors: George C Flynn; Eli Salem
Original assignee: Ecodyne Corp
Current assignee: Ecodyne Corp
Priority date: 1976-03-03
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1977-09-15
Also published as: ES456149A1; IT1104173B; JPS52106373A; CA1071776A; US4065388A; ZA77419B; SE7702177L; JPS6032499B2; AU2170377A; MX4781E; GB1555067A; BR7701271A; AR211629A1; FR2342768A1; AU497886B2; SE428533B; FR2342768B1

Description

Verfahren zum Reinigen eines in einem Filterbehälter angeordneten Bettes aus Ionenaustauscherharzen von Feststoffverunreinigungen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines in einem Filterbehälter angeordneten Bettes aus Ionenaustauscherharzen von Feststoffverunreinigungen. Dabei bietet das erfindungsgemässe Verfahren die Möglichkeit, ungelöste Feststoffe, die aus dem aufbereiteten Wasser ausgefiltert wurden, von einem oberen Abschnitt des Ionenaustauscherharzbettes zu entfernen, während die Harze in einem in das Aufbereitungsverfahren eingeschalteten Behälter verbleiben und ohne dass die Kunstharze im unteren Teil des Bettes in ihrer Lage gesxört oder umorientiert werden.

Es ist bekannt, dass bei Wasserenthärtungsanlagen mit tiefen Betten aus Anion- und Kationaustauscherharzen aus dem zu reinigenden Wasser sowohl gelöste wie ungelöste Verunreinigungen ausgeschieden werden. Je nach der Menge und Art des zu behandelnden Wassers kann das Ionenaustauscherharzbett zuerst chemisch erschöpft oder auch zuerst mit ungelösten Verunreinigungen in einem solchen Ausmass verschmutzt sein, dass ein nicht mehr tragbarer Druckabfall auftritt. Sind die Kunstharze chemisch erschöpft, so müssen sie auf chemischem Wege regeneriert werden, damit ihre Fähigkeit zum Entfernen von gelösten Verunreinigungen wieder hergestellt wird. Andererseits erfordert eine Verschmutzung des Kunstharzbettes mit ungelösten Feststoffen eine physikalische Reinigung

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der Kunstharze, damit der Druckabfall wieder auf ein annehmbares Mass zurückgeführt wird.

In manchen Anwendungsfällen und insbesondere bei der Feinreinigung von Kondensat, das in Kraftwerken anfällt, ist die Einsatzfähigkeit derartiger Enthärtungsanlagen eher durch die Ansammlung von ungelösten Feststoffen als dadurch begrenzt, dass ein Betriebszustand mit nicht mehr wirksamen Ionenaustausch eintritt. In solchen Fällen wird bisher allgemein eine Rückspültechnik angewendet, bei der eine Flüssigkeit durch das ]onenaustauscherharzbett in umgekehrter Richtung zur Filtratströinung geleitet wird. Zusätzlich wird bei einigen bekannten Verfahren Luft oder ein anderes inertes Gas in das Bett eingeleitet, um das Reinigen oder Waschen der Kunstharze zu erleichtern.

Diese bekannten Verfahren weisen jedoch mehrere Nachteile auf. Zunächst wird beim Rückspülen das gesamte Filterbett aufgerührt und umorientiert, da die Rückspülflüssigkeiten am Boden des Bettes eingeführt werden. Diese Umorientierung der Ionenaustauscherharze kann sich nachteilig auf die chemische Abscheidungswirksamkeit auswirken und dabei die Qualität des Filtrats verringern. Ferner müssen zur Durchführung des Verfahrens erhebliche Mengen an Rückspülwacser eingesetzt werden, weil dar, gesamte Bett gewaschen wird, und dadurch ergeben sich Probleme im Zusammenhang mit der Abwasserbehandlung, insbesondere bei Filtereinrichtungen für dar, Kondensat, von Kernkraftwerken.

Dementsprechend sjoht die Erfindung ein neues Verfahren zum Entfernen von ungelösten Verunreinigungen aus einem mit Jonenaustauschorhnrzen arbeitenden Filterbehälter vor. Der Erfindung Ijer.t <lie KrI'. enntnjs zugrunde, dass durch Waschen nur des oberen Toi Is de:;, Kunsthnrzbettes, in dem die Konzentration solcher Feststoffverunreinigungen am höchsten j st, nnnehmbnre Drucknbfal]werte auJrecht erhalten und ein Durch-

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dringen von solchen Verunreinigungen durch das Kunstharzbett verhindert worden knnn, ohne dass die vorbeschriebenen unerwünschten Bog Iv. i Le rsche i n i jungen dor· bekannten Verfahren Ln Kauf genommen weiden müssen. Dementsprechend verbLeLbt der f;röiisere Abschnitt rl er. I·'i I Kerbet ti; w'ihrond des Heinigungsverfahrens ungestört, v/obei geringere Mengen an RückspülfLüssLgkeit erforderlich sind. l)a ferner kleinere Kunstharzmengen gewaschen werden, ist die Zeit zur Entfernung der ungelösten Feststoffe kurzer, und dadurch wird die Zeitspanne herabgesetzt, in der die Anlage nicht für ([en Aufbereitungsbetrieb zur Vertilgung 5; Loh t. Im einzelnen ergibt sich dar. erf indungsgeni isse Verfahren aus den Ansprüchen.

nachfolgend wird eine Au.", führung:; form dos erf.tndungsgemässen Verfahrens anhand elnor Zeichnung n^:ihor erläutert, die in einem Verti ka !.schnitt einen bekannten Fi 1 terbehä Lter mit bestimmten baulichen Abänderungen zeigt, der zur Durchführung der. er f Lndurigsgeiirissen Verfahrens geeignet, ist.

In der Zeichnung ist ein lonenaustauschbehULter 10 dargestellt, der mit Ventilen und einem VerteiLer bzw. Sammler Ye\ für LJtro'mungsrii 1 t U; 1 nusger'üstet ist.

Der- ilehalter H) nimmt eine F¹MLLung von ionenaustnuscherharzen in Form eines t ie fen Bettes l't auf, v/a:; durch eine Ablauf- und Verteileinrichtung in Form eines bekannten Siebes ld abgestützt ist. I)Le Ionenaustauscherharze wirken in einem erhebLichen Ausmass als V iLterhi Lfsmitte 1, so dass ungelöste Feststoffe vom Kunstharz aufgefangen und zurückgehalten v/erden, wobei sich im Laufe des Au fbere L Lungf.be tr iebs ein Konzentrat ionsabfalL an Verunreinigungen derart einstellt, dass bei abwärts gerLchteter FiLtratströmung die VerunreinigungskonzenLration an der Oberseite des Bettes am grössten ist.

/.n den Behälter 10 sind die üblichen Anschlüsse für den FilterbeLri ob angeschlossen, wozu die liinlasslei Lung la für das aufzubereitende V/asser, die Auslass Leitung IM) für das

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gorr Lnigt.e Wasser, din Kunr. t.harzt ran { ort. Lf: i lung ,'¹I' ιιηΊ 'lie Ent Liif tungsle itung ί'4 gehören.

L ict :'·. [;ett 14 kann nur. Ariionenawr. t ausrherhai ·. en, aus Kat i oriMUs tauücherhMiv.en oder aus e- L tif ? r· Mi r.rhung von beiden (tartar ten bestehen. Ferner Lr.t d(?t· l'.iia I ter IO -lor,jenige lie — halter, in dem da:; Ku η r. thai·;/. v/;ihrcnd der Aulbere i tuiigsphace an^pordnet L:;t. l)O[n€:nt:-,procbend inu:;:; das Kiuu.thaiv. nicht Ln einen Hi if nbehälter überführt weiden, war. zusätzliche Wasrermengen erfnrdeit unrl damit einem wesentlichen ZieL der L-irfindung entKegonLautRn würde, nämlich Störungen im grüsseren Abschnitt de.-. Bettes zu vermelden.

Wahrend des Aufboreitungsbetriebs strömt verunreinigtes Wasser durch die Hohrleitung U> in den BehäLter 10 wobei dieser sich füllt und das Bett Wi derart vet il ichtet ,wird, dass seine Oberseite ?i> etv/a wie in der Zeichnung veranschaulicht angeordnet Ist. Das FiLtrat strömt nach unten durch das Bett 1Λ und tr Lt-L über die Aus l?.i:;s Le L tutwj 20 aus dom iJehüLtnr 10 aus.

Wenn das .lurch die Leitung ZO austretende FLLtrat Spuren einer beginnenden Verunreinigung von schwellenden und ungelösten Feststoffen zu zeigen oder wenn der Druckabfall durch das ['.et L 1't auf einen η Lebt mehr annehmbaren V/ert zu steigen beginnt, wird das erfindungsgomässe Verfahren angewandt, um die An Lage v/Leder auf ordnungsgemässe lietriebsbed Lngungen zuriick/.uführen.

Ln ÜbereInstimmung mit der Erfindung wird am Ende einer Aufbereitungsphase die Wasserhöhe im Behälter IO auf eine Höhe zwischen der Oberseite 26 des Kunstharzbettes 14 und dem oberen Knde des Uehaiters 10 eingestellt. f>umit wird durch Absenken des Wasserspiegels im Behälter 10 auf die dargestellte Standhühe 20 ein Freiraum 50 oberhalb des Wassers im obersten Abschnitt des Behälters 10 geschaffen. Darauf wird ein Gas, vorzugsweise Luft, in einer Höhe, die unter der Oberseite Ίί> des Kunstharzbettes 14 aber über einem

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wesentlichen unteren Abschnitt des Kunstharzbettes 14 liegt, in den Behälter 10 eingeleitet. Da:; Gas wird durch das Gaseinlassventil 32, die Rohrleitung 34 und den Verteiler 12 in den Behälter 10 eingeleitet. Der Verteiler 12 umfasst eine Reihe von Rohren und Mündungsöffnungen, wodurch eine im wesentlichen gleichförmige Verteilung des Spülmittels über die gesamte Querschnittsfläche des Kunstharzbettes 14 erreicht wird.

Das Gas strömt durch den oberen Abschnitt des Bettes 14 und spült von den lonenaustauscherharzen die ungelösten Verunreinigungen frei, wobei diese Feststoffe in dem über der Oberseite 26 des Bettes 14 stellenden Wasser suspendiert werden.

Das in den Behälter 10 eingeleitete Gas sammelt sich im Frei raum 30 bis zum Erreichen eines vorbestimmten Druckes an, und an diesem Tunkt wird das Lufteinlassventil 32 geschlossen und das AbJaufventil 36 wird geöffnet. Der im Behülter K) entstandene Druck, der beispielsweise in der Grössenordnung von etwa 2,β kg/cm liegt, drückt einen Teil der Flüssigkeit oberhalb des Unnun 1 ers 12 nach unten durch den oberen Teil des Betten 14 und durch den Gammler 12 und die Ablauf1 eitung 30 aus dem Behälter 10 heraus. Auf diese Weise lässt sich der Abschnitt des Kunstharzbettes, der die grösste Konzentrati onaη ungelösten Verunreinigungen aufweist, auswaschen, ohne dass die Orientierung der Kunstharze im unteren Abschnitt des Bettes 14 gestört wird, wodurch im grosser en Abschnitt des Bette.·.; die maximale J onenaustauschkapazität erhalten bleibt.

Die Einleitungshöhe des Gases in den Behälter 10 und die Ablaufhöhe des Wassers aus dem Behälter 10 sowie deren relative Lage gegenüber dem Kunstharzbett 14 sind für die Erfindung von Bedeutung. Vorzugsweise strömen das in den Behälter 10 eingeleitete Gas und das ablaufende verunreinigte

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Spülwasser durch eine gemeinsame Verteiler/Sammlerleitung 12 wie es dargestellt und vorstehend beschrieben ist. Diese Leitung 12 oder andere geeignete Einlass- und Auslassanschltisse müssen unter der Oberseite 26 des Bettes aber oberhalb eines wesentlichen unteren Abschnitts oder Teils des Bettes 14 angeordnet sein. Beispielsweise ist bei einem Tiefbett-Wasserenthärter mit einer Gesamtbettiefe von etwa 90 bis etwa120 cm die Leitung 12 vorzugsweise etwa 20 bis etwa 30 cm unter der Oberseite 26 des Bettes 14 angeordnet. Natürlich hängen bei einer vorgegebenen Ionenaustauschfilteranlage die genauen Höhenlagen für die Gaseinführung und den Spülwasserablauf von der Art und von der Menge der Feststoffverunreinigung, vom Ausmass, in dem ungelöste Feststoffe innerhalb des Systems toleriert werden können, und von der Notwendigkeit ab, eine maximale chemische Reinigungswirkung in dem ungestörten unteren Bettabschnitt zu erhalten.

In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird der Freiraum 30 innerhalb des Behälters 10 über die Belüftungsleitung 24 mit Hilfe eines Ventils 40 während einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Einleiten der Gasspülung entlüftet. Dadurch wird ein zusätzliches Spülen des oberen Abschnitts des Bettes erreicht, was die Entfernung von Verunreinigungen erhöht, bevor das Ansammeln des Gases im Freiraum 30 beginnt und die Gasspülung beendet wird. Ferner können die Schritte der Gaseinleitung, der Gasansammlung und der Beendigung der Gasspülung sowie der FlUssigkeitsableitung oder aber das gesamte Verfahren beliebig oft wiederholt werden, um eine vollständigere Entfernung von ungelösten Verunreinigungen zu erreichen.

Nach Beendigung des vorbeschriebenen Spülvorgangs werden die Ventile 32, 36, 40 und 42 sämtlich geschlossen und der Behälter 10 wird über die Rohrleitungen 18 und 20 entleert bzw. gereinigt. Danach ist die Anlage wieder betriebsfertig, und die nicht dargestellten Verbindungen werden

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geöffnet, um die Anlage wieder in den Aufbereitungsbetrieb zu überführen.

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Anmelder:

ECODYNE CORPORATION
Half Day Road,
Lincolnshire, Illinois,
U.S.A.

Bezeichnung:

"Verfahren zum Reinigen eines in einem Filterbehälter angeordneten Bettes aus Ionenaustauscherharzen von Feststoffverunreinigungen.^w

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Reinigen eines in einem Filterbehälter artigeordneten Bettes aus Ionenaustauscherharzen von Feststoff verunreinigungen, insbesondere zum Reinigen eines der Feinreinigung von Kondensat dienenden Mischbettes aus Anion- und Kationaustauscherharzen, wobei nach Unterbrechung des Filterbetriebs ein Spülgas in das Austauscherharzbett eingeleitet wird und Flüssigkeit aus dem Filterbehälter abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet , dass nach Unterbrechung des Filterbetriebs die Flüssigkeitshöhe innerhalb des Behälters auf einen Punkt zwischen dem oberen Ende des Behälters und der Oberseite des Harzbettes eingestellt wird, so dass innerhalb des Behälters ein Freiraum über der Flüssigkeit entsteht, dass dann das Spülgas in den Behälter in einer Höhe unter der Oberseite des Kunstharzbettes aber oberhalb eines wesentlichen unteren Abschnitts des Bettes eingeleitet wird, wodurch oberhalb der Gaseinführung die Feststoffverunreinigungen vom Kunstharz abgewaschen und in der Flüssigkeit suspendiert werden, dass das eingeleitete Gas in dem Freiraum des Behälters bis zum Erreichen eines vorbestimmten Druckes angesammelt und dann die Gaszufuhr abgesperrt wird und dass ein Teil der die suspendierten Feststoffe enthaltenden Flüssigkeit in einer der Gaseinleitunghöhe entsprechenden Höhe aus dem Behälter abgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur vollständigeren Entfernung der Flüssigkeit im Behälter oberhalb der Gaseinleitungshöhe die Schritte der Gaseinleitung, der Gasansammlung und Beendigung der Gaszufuhr sowie die Flüssigkeitsableitung wiederholt werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Freiraum über der Behälterflüssigkeit während einer vorbestimmten Zeitspanne vor dem Ansammeln des Gases im Freiraum entlüftet wird.
k, Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , dass die Gaseinleitung, das Entlüften des Freiraums, die Gasansammlung im Freiraum und die Beendigung der Gaszufuhr sowie das Ableiten von Flüssigkeit wiederholt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass es zur vollständigeren Entfernung von Feststoffverunreinigungen aus dem Kunstharzbett wiederholt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass das Gas in den Behälter durch einen Verteiler eingeleitet wird, durch den die Flüssigkeit gesammelt und abgeleitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Einleitung des Spülgases und die Ableitung der die suspendierten Feststoffverunreinigungen enthaltenden Flüssigkeit im Bereich von ein Drittel bis ein Sechstel und vorzugsweise ein Viertel der Bettiefe unterhalb der Oberseite des Betts erfolgt.

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