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DE3939071A1 - Treating fresh water - by passage through anion exchanger loaded with carbonate ions - Google Patents

Treating fresh water - by passage through anion exchanger loaded with carbonate ions

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Publication number
DE3939071A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
water
carbonate
regeneration
ions
anion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE3939071A
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Ensenauer
Walter Dr Gilbert
Ludwig-Claus Dr Kruse
Regina Loeser
Bernhard Schmitt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BWT Wassertechnik GmbH
Original Assignee
Joh A Benckiser Wassertechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Joh A Benckiser Wassertechnik GmbH filed Critical Joh A Benckiser Wassertechnik GmbH
Priority to DE3939071A priority Critical patent/DE3939071A1/en
Publication of DE3939071A1 publication Critical patent/DE3939071A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/05Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds
    • B01J49/07Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds containing anionic exchangers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J41/00Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B01J41/04Processes using organic exchangers
    • B01J41/05Processes using organic exchangers in the strongly basic form

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)

Abstract

In treatment of water, fresh water contg. ions of neutral salts is led through an anion-exchanger loaded with carbonate ions. Pref. anions in the fresh water, e.g. HCO3(-), Cl(-), NO3(-) and/or SO4(2-) are exchanged against carbonate ions in the anion-exchanger, and (part of) the carbonate ions liberated in the exchange are pptd. with Ca(2+) ions present in the water, with formation of CaCO3. A basic anion-exchanger is pref. used and the treated water is brought to pH of 7.5-9. The exchanger is treated in a cycle with a liq. regenerating agent contg. an excess of free carbonate ions, esp. an aq. soln. of alkali carbonate, e.g. Na2CO3 or K2CO3, partic. a 2-10% soln. of Na2CO3. ADVANTAGE - The cationic and anionic properties of the water are changed, without addn. of Na or chloride to the water. @(8pp Dwg.not reproducible)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wasseraufbe­ reitung, bei welchem ein Neutralsalz-Ionen enthaltendes Frischwasser unter Veränderung seiner Beschaffenheit durch einen Ionenaustauscher geleitet wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ver­ schiedene Verwendungen des Verfahrens.The invention relates to a method for Wasseraufbe riding in which a neutral salt ion-containing Fresh water, changing its nature is passed through an ion exchanger and one Device for performing the method and ver different uses of the method.

Wässer mit erhöhten Salzgehalten haben eine Reihe uner­ wünschter Eigenschaften. Ein hoher Gehalt des Härte­ bildners Ca++ führt zu einem erhöhten Waschmittelver­ brauch und zur Kesselsteinbildung im Warmwasserbereich. Hohe Nitratgehalte sind aus gesundheitlichen Gründen unerwünscht während hohe Sulfatkonzentrationen Ge­ schmacksbeeinträchtigungen hervorrufen können. Die Ein­ haltung von Grenzwerten dieser Ionen erfordert in vie­ len Fällen Aufbereitungsmaßnahmen unter Verwendung von Ionenaustauschern. So werden Trinkwässer mit Härtegra­ den ab 16°dH häufig in Enthärtungsanlagen nachbehan­ delt. Übliche Enthärtungsanlagen benutzen ionenaustau­ schende Kationenharze, die die Härtebildner Calcium und Magnesium anlagern und gleichzeitig Natrium ins Trink­ wasser abgeben und die zyklisch mit Natriumchloridlö­ sung regeneriert werden. Andererseits schreibt die Trinkwasserverordnung einen maximalen Natriumgehalt im Trinkwasser von 150 mg/l als Grenzwert vor, da vor al­ lem Bluthochdruckkranke bei entsprechender Disposition die tägliche Natriumaufnahme minimieren müssen. Deshalb ist der Einsatz von Enthärtern je nach Grundbelastung des Wassers an Natrium und Gesamthärte begrenzt.Waters with increased salt levels have a number of undesirable properties. A high content of the hardness agent Ca ++ leads to increased detergent consumption and scale formation in the hot water area. High nitrate levels are undesirable for health reasons, while high sulfate concentrations can impair taste. In many cases, compliance with the limit values for these ions requires treatment measures using ion exchangers. Drinking water with hardness levels from 16 ° dH are often treated in water softening systems. Conventional water softening systems use ion-exchanging cation resins, which add calcium and magnesium as hardness agents and at the same time release sodium into the drinking water and which are regenerated cyclically with sodium chloride solution. On the other hand, the drinking water ordinance prescribes a maximum sodium content in drinking water of 150 mg / l as a limit value, since above all those with high blood pressure who have the appropriate disposition must minimize their daily sodium intake. The use of softeners is therefore limited depending on the basic water pollution in sodium and total hardness.

Weiter ist es bekannt, mit Chlorid-beladenen, anionen­ tauschenden Harzen Nitrat und Sulfat unter Chloridfrei­ gabe aus dem Wasser zu entfernen. Auch die anionentau­ schenden Harze werden mit Kochsalz regeneriert. Weiter ist es bekannt, kationentauschende und anionentauschen­ de Harze zu mischen, um sowohl die Härtebildner Ca++ und Mg++ als auch die unerwünschten Anionen NO3⁻ und SO4 -- aus dem Trinkwasser zu entfernen. Diese Misch­ bettaustauscher werden üblicherweise mit Natriumchlo­ ridlösung regeneriert und geben daher beim Ionenaus­ tausch Natrium und Chlorid an das Wasser ab. Im groß­ technischen Bereich sind auch Mischbettaustauscher be­ kannt (DE-OS 31 02 693, EP-OS 00 56 850), die mit Koh­ lenstoffdioxid unter Druck regeneriert werden und daher nicht für einen Einsatz in Geräten der Haustechnik in Betracht kommen.Furthermore, it is known to remove nitrate and sulfate with chloride-free, anion-exchanging resins from the water while releasing chloride. The anion de-icing resins are also regenerated with table salt. It is also known to mix cation-exchanging and anion-exchanging resins in order to remove both the hardness constituents Ca ++ and Mg ++ and the unwanted anions NO 3 ⁻ and SO 4 - from the drinking water. These mixed bed exchangers are usually regenerated with sodium chloride solution and therefore release sodium and chloride into the water during ion exchange. In the large technical area, mixed-bed exchangers are also known (DE-OS 31 02 693, EP-OS 00 56 850), which are regenerated with carbon dioxide under pressure and are therefore not suitable for use in domestic technology devices.

Bei den bekannten Verfahren zur Entfernung der Härte­ bildner Calcium und Magnesium und Anionen wie Nitrat und Sulfat wird als nachteilig angesehen, daß sie ent­ weder das unerwünschte Natrium und Chlorid an das Trink­ wasser abgeben oder - beim Einsatz von Kohlenstoffdi­ oxid als Regenerationsmittel - einen erheblichen tech­ nischen Aufwand erfordern, so daß nur ein großtechni­ scher Einsatz sinnvoll ist. Hinzu kommt, daß die kombi­ nierte Kationen- und Anionenentfernung aus dem Trink­ wasser stets zwei Austauscher, einen Kationen- und ei­ nen Anionenaustauscher erfordert und daß die auf Natri­ um- oder Wasserstoffbasis arbeitenden Kationenaustau­ scher immer auch das lebensnotwendige Magnesium ent­ fernen.In the known methods for removing hardness Calcium and magnesium and anions such as nitrate and sulfate is considered disadvantageous in that it ent neither the unwanted sodium and chloride from drinking release water or - when using carbon di oxide as regeneration agent - a considerable tech require African effort, so that only a large-scale use is sensible. In addition, the combi Removed cations and anions from drinking water always two exchangers, one cation and one egg NEN requires an anion exchanger and that on Natri  um- or hydrogen-based cation exchange but also the essential magnesium distant.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein Wasseraufbereitungsverfahren zu entwickeln, das mit einfachen Mitteln eine Veränderung der Wasser­ beschaffenheit sowohl im Kationen- als auch im Anionen­ bereich ohne Natrium- oder Chloridabgabe in das aufzu­ bereitende Wasser ermöglicht.Proceeding from this, the object of the invention reasons to develop a water treatment process a simple change of water Condition in both the cation and the anions area without sodium or chloride release preparing water allows.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vor­ geschlagen, daß das aufzubereitende Frischwasser durch einen mit Carbonat-Ionen beladenen Anionenaustauscher geleitet wird. Dabei werden die im Frischwasser enthal­ tenen Anionen, wie Bicarbonat, Chlorid, Nitrat und Sul­ fat, im Anionenaustauscher gegen Carbonat-Ionen ausge­ tauscht. Zumindest ein Teil der beim Anionenaustausch freigesetzten Carbonat-Ionen wird mit im Frischwasser enthaltenen Calciumionen unter Bildung von schwerlös­ lichem Calciumcarbonat ausgefällt.To solve this problem, according to the invention struck that the fresh water to be treated by an anion exchanger loaded with carbonate ions is directed. They are contained in the fresh water anions such as bicarbonate, chloride, nitrate and sul fat, in the anion exchanger against carbonate ions swaps. At least part of the anion exchange The carbonate ions released are also present in the fresh water contained calcium ions with formation of poor solubility calcium carbonate precipitated.

Die im Betriebszustand ablaufenden chemischen Reaktio­ nen sind wie folgt:The chemical reaction occurring in the operating state are as follows:

Mit "R" sind dabei die mit den Anionen besetzbaren An­ kergruppen des Austauscherharzes bezeichnet. Das erfin­ dungsgemäße Verfahren kann sowohl zur Teilenthärtung als auch zur Teilentsalzung unter selektiver Reduzie­ rung des Gehalts an Calcium-Ionen und Erhalt der le­ bensnotwendigen Magnesiumionen eingesetzt werden.With "R" are those which can be occupied by the anions ker groups of the exchange resin called. That invented The method according to the invention can both be used for partial softening as well as for partial desalination with selective reduction Calcium ion content and maintenance of le necessary magnesium ions are used.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Anionenaustauscher stark basisch, so daß das aufbe­ reitete Wasser durch den Anionenaustauscher auf pH 7,5 bis 9 eingestellt wird. In Verbindung mit der Reduzie­ rung des Gehalts an Nitrat- und Sulfationen läßt sich diese Eigenschaft zur Verhinderung oder Behebung von Korrosionsschäden in Wasserleitungsanlagen mit feuer­ verzinkten oder kupferhaltigen Rohren verwenden, wenn das Frischwasser vor dessen Eintritt in die Wasserlei­ tungsanlage durch den erfindungsgemäßen Anionenaustau­ scher hindurchgeleitet wird.According to a preferred embodiment of the invention the anion exchanger is strongly basic, so that the water rode through the anion exchanger to pH 7.5 until 9 is set. In connection with the reduction The content of nitrate and sulfate ions can be this property to prevent or correct Corrosion damage in water supply systems with fire Use galvanized or copper pipes if the fresh water before it enters the Wasserlei tion plant by the anion exchange according to the invention is sheared through.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Anionenaustauscher zyklisch mit einem flüssi­ gen Regenerationsmittel beaufschlagt, das einen Über­ schuß an freien Carbonationen enthält. Als Regenera­ tionsmittel wird zweckmäßig eine wäßrige Carbonatlö­ sung, insbesondere eine wäßrige Lösung von Alkalicar­ bonat, wie Na2CO3 oder K2CO3 verwendet. Als besonders vorteilhaft hat sich eine 2 bis 10%-ige Natriumcarbo­ nat-Lösung als Regenerationsmittel erwiesen. Je nach Durchsatzrate des Regenerationsmittels dauert in diesem Fall der Regenerationszyklus etwa 6 bis 60 Minuten. Die beim Regenerationsvorgang ablaufenden chemischen Reak­ tionen sind wie folgt:According to a preferred embodiment of the invention, the anion exchanger is cyclically charged with a liquid regeneration agent containing an excess of free carbonate ions. An aqueous carbonate solution, in particular an aqueous solution of alkali metal carbonate, such as Na 2 CO 3 or K 2 CO 3 , is expediently used as the regeneration agent. A 2 to 10% sodium carbonate solution has proven to be particularly advantageous as a regeneration agent. In this case, depending on the throughput rate of the regeneration agent, the regeneration cycle takes about 6 to 60 minutes. The chemical reactions occurring during the regeneration process are as follows:

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß als Anionenaustauscher ein Austauscherharz auf Chlorid- oder Hydroxid-Basis ver­ wendet wird, dessen Chlorid- oder Hydroxidionen in ei­ nem ersten Beladungszyklus durch Carbonat-Ionen ersetzt werden, wobei das Austauscherharz zunächst bis zur Er­ schöpfung des Chlorid- oder Hydroxidionengehalts unter Aufnahme von Neutralsalzanionen mit Frischwasser und anschließend mit dem freie Carbonat-Ionen im Überschuß enthaltenden Regenerationsmittel beaufschlagt werden kann. An advantageous embodiment of the invention The method provides that as an anion exchanger Verification resin based on chloride or hydroxide is used, the chloride or hydroxide ions in egg replaced by carbonate ions in the first loading cycle be, the exchange resin first until Er depletion of the chloride or hydroxide ion content Absorption of neutral salt anions with fresh water and then with the free carbonate ions in excess containing regeneration agents are applied can.  

Zur Herstellung des Regenerationsmittels wird ein was­ serlösliches festes Carbonat in aufbereitetem Wasser gelöst. Es kann hierzu beispielsweise auch calciniertes Natriumcarbonat verwendet werden, das wegen seines an­ derweitigen großtechnischen Einsatzes bei der Entsäue­ rung von Seen sehr preiswert zur Verfügung steht. Zweck­ mäßig wird eine gesättigte Alkalicarbonatlösung herge­ stellt, die unter Bildung des Regenerationsmittels mit aufbereitetem Wasser verdünnt wird.To produce the regeneration agent is what Soluble solid carbonate in treated water solved. For this purpose, for example, it can also be calcined Sodium carbonate can be used because of its large-scale use in deacidification of lakes is available very inexpensively. Purpose a saturated alkali carbonate solution is moderately obtained provides with the formation of the regenerant treated water is diluted.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens wird zumindest ein Teil des ausgefäll­ ten Calciumcarbonats zweckmäßig vor jedem Regenera­ tionszyklus aus dem Bereich des Anionenaustauschers entfernt und dabei vorzugsweise mit Wasser ausgespült oder ausgeschwemmt. Am Ende eines jeden Regenerations­ zyklus kann das Regenerationsmittel mit aufbereitetem Wasser aus dem Anionenaustauscher verdrängt werden, wo­ bei der Anionenaustauscher nach dem Verdrängen des Re­ generationsmittels zusätzlich mit aufbereitetem Wasser gespült werden kann. Das im Anschluß an einen Regenera­ tionszyklus aus dem Anionenaustauscher austretende, ge­ gebenenfalls noch einen erhöhten Gehalt an Natriumcar­ bonat enthaltende, aufbereitete Wasser wird zur Herstel­ lung von neuem Regenerationsmittel verwendet.According to a preferred development of the fiction According to the procedure, at least part of the Calcium carbonate expedient before each Regenera tion cycle from the field of anion exchangers removed and preferably rinsed with water or washed out. At the end of every regeneration cycle can be the regenerant with processed Water is displaced from the anion exchanger where at the anion exchanger after the Re generational with additional treated water can be rinsed. The following a Regenera tion cycle emerging from the anion exchanger possibly an increased sodium car content Treated water containing bonat becomes a product used new regeneration agent.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Anionenaustauscherbereiche vorgese­ hen, die wechselweise mit Frischwasser und mit Regene­ rationsmittel beaufschlagt werden. Dabei kann jeweils ein Teil des aus dem einen Austauscherbereich austre­ tenden aufbereiteten Wassers zum Verdrängen des Re­ generationsmittels und zum Spülen im anderen Austau­ scherbereich verwendet werden.According to a further advantageous embodiment of the Invention are two anion exchange areas vorese hen, alternately with fresh water and with rain rationsmittel be applied. Each can part of the exiting from the one exchanger area  treated water to displace the Re generational and for rinsing in other ropes shear range can be used.

Da mit der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitung regel­ mäßig eine Teilentsalzung und damit eine Reduzierung der elektrischen Leitfähigkeit im aufbereiteten Wasser einhergeht, kann die elektrische Leitfähigkeit des auf­ bereiteten Wassers als empfindliches Maß für den Bela­ dungszustand des Anionenaustauschers gemessen werden. Vorteilhafterweise wird der Meßwert der elektrischen Leitfähigkeit kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeit­ abständen mit einem Sollwert verglichen, wobei bei Über­ schreiten des Sollwerts ein Regenerationszyklus aus­ gelöst werden kann.Since rule with the water treatment according to the invention moderate partial desalination and thus a reduction the electrical conductivity in the treated water goes hand in hand, the electrical conductivity of the prepared water as a sensitive measure for the Bela condition of the anion exchanger can be measured. The measured value of the electrical Conductivity continuously or in a given time distances compared with a target value, with over a regeneration cycle occurs can be solved.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens weist ein abwechselnd mit Frischwasser und mit einem flüssigen Regenerationsmit­ tel beaufschlagbares Ionenaustauscherbett auf, das ei­ nen Carbonationen-beladenen Anionenaustauscher enthält, der zyklisch mit wäßriger Alkalicarbonat-Lösung als Regenerationsmittel beaufschlagbar ist. Zu diesem Zweck ist eine mit festem Alkalicarbonat und aufbereitetem Wasser beschickbare Zumeßkammer für das Regenerations­ mittel vorgesehen, wobei zur Verdünnung des Regenera­ tionsmittels auf das gewünschte Maß entweder eine mit aufbereitetem Wasser beaufschlagbare Verschneideein­ richtung oder ein Injektor vorgesehen sein kann.A preferred device for performing the inventions method according to the invention has an alternating Fresh water and with a liquid regeneration agent tel actable ion exchange bed, the egg contains a carbon ion-loaded anion exchanger, which cyclically as an aqueous alkali carbonate solution Regeneration agent can be applied. To this end is one with solid alkali carbonate and processed Metering chamber for water for regeneration medium provided, whereby to dilute the Regenera to the desired level either with treated water direction or an injector can be provided.

Weiter ist erfindungsgemäß eine auf der Austrittsseite des Ionenaustauscherbetts angeordnete Einrichtung zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit des aufbereite­ ten Wassers sowie ein mit dem Leitfähigkeitsmeßwert be­ aufschlagter Regler zur Auslösung eines Regenerations­ zyklus nach Maßgabe der Abweichung des Meßwerts von ei­ nem vorgegebenen Leitfähigkeits-Sollwert vorgesehen.According to the invention, there is also one on the outlet side  of the ion exchanger bed arranged device for Measurement of the electrical conductivity of the conditioned water and one with the measured conductivity value open controller for triggering a regeneration cycle according to the deviation of the measured value from egg provided a predetermined conductivity setpoint.

Vorteilhafterweise sind zwei wechselweise mit Frisch­ wasser, Regenerationsmittel und Verdrängungswasser be­ aufschlagbare Ionenaustauscherbette vorgesehen, wobei als Verdrängungswasser aufbereitetes Wasser aus dem je­ weils anderen Ionenaustauscherbett abzweigbar ist.Advantageously, two are alternately with fresh water, regeneration agent and displacement water openable ion exchange beds are provided, wherein treated as displacement water from the ever because another ion exchange bed can be branched off.

AusführungsbeispielEmbodiment

Erste Versuche wurden in einer Versuchsanlage mit einem Reaktorbehälter durchgeführt, der mit 4 l anionenaus­ tauschendem Harz gefüllt wurde. Da zum Zeitpunkt der Versuche keine Austauscherharze auf Carbonat-Basis ver­ fügbar waren, wurde ein Anionenaustauscherharz der Mar­ ke Amberlite IRA 458 der Firma Rohm and Haas in Chlo­ ridform verwendet. In einem ersten Beladungszyklus wur­ de das Harz mit Frischwasser unter Austausch der Chlo­ ridionen gegen die im Wasser enthaltenen Ionen bis zur Unwirksamkeit des Austauschers beaufschlagt. Im Anschluß daran wurde das Harz von unten nach oben mit einer 5%­ igen wäßrigen Sodalösung regeneriert. Dabei wurden et­ wa 12 l Sodalösung 30 Minuten lang durch das Harzbett geleitet. Anschließend wurde das Regenerationsmittel mit etwa 10 l teilenthärtetem Wasser in einer Zeit von etwa 15 Minuten aus dem Harzbett verdrängt. In einem abschließenden Schnellspülvorgang wurde bei einer Spül­ geschwindigkeit von 8 m/h 8 Minuten lang teilenthärte­ tes Wasser von oben nach unten durch das Harzbett ge­ leitet. In der Betriebsphase wurde der Reaktor mit Frischwasser mit einer Durchsatzrate zwischen 5 und 150 Bettvolumina/h beaufschlagt. Das erste Wasser, das den Reaktor nach der Regeneration in Betriebsrichtung ver­ ließ, hatte noch nicht die endgültige Reinwasserqualität und wurde daher zur Erzeugung der Regenerationslösung verwendet.The first tests were carried out in a test facility with a Reactor vessel carried out with 4 l of anions resin was filled. Since at the time of Do not try any carbonate-based exchange resins were available, an anion exchange resin from Mar ke Amberlite IRA 458 from Rohm and Haas in Chlo ridform used. In a first loading cycle de the resin with fresh water by exchanging the chlo ridions against the ions contained in the water up to Ineffectiveness of the exchanger charged. In connection on the resin from the bottom up with a 5% regenerated aqueous soda solution. It was et wa 12 l soda solution through the resin bed for 30 minutes headed. Then the regeneration agent with about 10 l of partially softened water in a time of  displaced from the resin bed for about 15 minutes. In one final quick rinse was during a rinse Partial softening speed of 8 m / h for 8 minutes water from top to bottom through the resin bed directs. In the operating phase, the reactor was with Fresh water with a flow rate between 5 and 150 Bed volumes / h applied. The first water that the Ver the reactor after regeneration in operating direction had not yet had the final pure water quality and was therefore used to generate the regeneration solution used.

Die Versuchsanlage wurde mit Leitungswasser der Stadt Schriesheim als Frischwasser beaufschlagt, dessen Ana­ lysenwerte in der linken Spalte der nachstehenden Tabel­ le aufgeführt sind. Die CO3-Beladung des Austauscher­ harzes reichte zur Aufbereitung von etwa 300 l Wasser. Die Analysenwerte des aufbereiteten Wassers (Durch­ schnittswerte aus 283 l) ergeben sich aus der rechten Spalte der Tabelle.Tap water from the city of Schriesheim was treated as fresh water, the analysis values of which are listed in the left column of the table below. The CO 3 loading of the exchanger resin was sufficient to treat about 300 l of water. The analysis values of the treated water (average values from 283 l) are shown in the right column of the table.

Ein Vergleich der in der Tabelle angegebenen Analysen­ werte ergibt folgendes: Gesamthärte, Carbonathärte und Calciumgehalt werden bei der Aufbereitung stark redu­ ziert, während Magnesium- und Natriumgehalt nahezu kon­ stant bleiben. Auch bei den Anionen Chlorid, Sulfat und Nitrat ist eine starke Abnahme zu verzeichnen. Im Hin­ blick auf das beim Aufbereitungsvorgang ausfallende Calciumcarbonat und die dadurch bedingte Teilentsalzung nimmt die elektrische Leitfähigkeit etwa auf den halben Wert ab. Dadurch kann durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit mit sehr einfachen Mitteln der Beladungs­ zustand des Austauschers überwacht werden. Aufgrund der Erhöhung des pH-Werts durch den basisch wirkenden Aus­ tauscher und der Reduzierung des Sulfat- und Nitratge­ halts ist eine korrosionshemmende Wirkung des aufberei­ teten Wassers in feuerverzinkten und kupferhaltigen Rohren zu erwarten.A comparison of the analyzes given in the table values results in the following: total hardness, carbonate hardness and Calcium content is greatly reduced during processing adorns, while magnesium and sodium content almost kon stay steadfast. Also with the anions chloride, sulfate and Nitrate is declining sharply. In the way look at what is missing during the preparation process Calcium carbonate and the resulting partial desalination the electrical conductivity is about half Value. This can be done by measuring the electrical Conductivity with very simple means of loading condition of the exchanger are monitored. Due to the Increasing the pH value through the alkaline effect exchanger and the reduction of sulfate and nitrate Halt is a corrosion-inhibiting effect of the treatment water in hot-dip galvanized and copper-containing Pipes expected.

Die während des Betriebs gebildeten Calciumcarbonat­ kristalle, die sich in Form eines Schlammes zwischen den Körnern des Austauscherharzes ablagerten, wurden vor einer erneuten Regeneration (mit Sodalösung) durch Intensivrückspülung aus dem Harzbett entfernt.The calcium carbonate formed during operation crystals that are in the form of a mud between the grains of the exchange resin before renewed regeneration (with soda solution) Intensive backwash removed from the resin bed.

In der Zeichnung ist der Verlauf einiger Analysenwerte in Abhängigkeit von der durchgesetzten Wassermenge (be­ zogen auf einen Liter Austauscherharz = Bettvolumen) in verschiedenen Diagrammen dargestellt. Zur besseren Ori­ entierung sind in den Diagrammen auch die zugehörigen Analysenwerte des Frischwassers (horizontale Linien) eingezeichnet. Es zeigen:In the drawing is the course of some analysis values depending on the amount of water passed through (be  moved to one liter of exchange resin = bed volume) in different diagrams. For better Ori The associated diagrams are also used in the diagrams Fresh water analysis values (horizontal lines) drawn. Show it:

Fig. 1 den gemessenen Chlorid-Gehalt in Abhängigkeit von der durchgesetzten Wassermenge; FIG. 1 shows the measured chloride content in dependence on the throughput quantity of water;

Fig. 2 die Säurekapazität bei pH 4,3 in Abhängigkeit von der durchgesetzten Wassermenge, die zu­ gleich ein Maß für die Carbonathärte ist,; Fig. 2 shows the acid capacity at pH 4.3 as a function of the amount of water which is also a measure of the carbonate hardness;

Fig. 3 die elektrische Leitfähigkeit als Funktion der durchgesetzten Wassermenge; Fig. 3, the electrical conductivity as a function of the amount of water set by;

Fig. 4 den Gehalt an Calciumionen in Abhängigkeit von der durchgesetzten Wassermenge; FIG. 4 shows the content of calcium ions in dependence on the throughput quantity of water;

Fig. 5 den pH-Wert in Abhängigkeit von der durchge­ setzten Wassermenge;, Fig. 5 shows the pH-value depending on the Runaway water added ;,

Fig. 6 den Gehalt an Sulfationen in Abhängigkeit von der durchgesetzten Wassermenge; Fig. 6 shows the content of sulfate ions in dependence on the throughput quantity of water;

Fig. 7 den Gehalt an Nitrationen in Abhängigkeit von der durchgesetzten Wassermenge. Fig. 7 shows the content of nitrate ions as a function of the amount of water passed through.

Der Beladungszustand des Austauschers läßt sich vor al­ lem am Verlauf der Säurekapazität pH 4,3 (Fig. 2) ab­ lesen: Solange die Säurekapazität unter dem Ausgangs­ wert (6,1 mmol/l) liegt, findet überwiegend ein Anio­ nenaustausch gegen CO3-Ionen statt (linker Teil des Diagramms). Nach der Erschöpfung der CO3-Beladung (nach einem Durchfluß von etwa 91 Bettvolumina Frischwasser) liegt ein Überschuß an zuvor aus dem Frischwasser auf­ genommenem Hydrogencarbonat vor (rechter Teil des Dia­ gramms), so daß bei weiterem Frischwasserdurchsatz die Anionen bevorzugt gegen HCO3⁻-Ionen ausgetauscht wer­ den. Die elektrische Leitfähigkeit (Fig. 3) und der Calciumionengehalt (Fig. 4) zeigen einen mit dem Säure­ kapazitätswert nahezu phasengleichen Verlauf: Während des Carbonataustauschs sinkt die elektrische Leitfähig­ keit unter die Hälfte des Frischwasserwertes und steigt in der Nähe der Carbonat-Erschöpfung steil an. Die im Frischwasser enthaltenen Calciumionen werden in der CO3-Austauschphase zu nahezu 80% unter Bildung von CaCO3 ausgefällt.The state of charge of the exchanger can be seen above all from the course of the acid capacity pH 4.3 ( FIG. 2): As long as the acid capacity is below the initial value (6.1 mmol / l), an anion exchange with CO 3 takes place predominantly -Ions instead (left part of the diagram). After the CO 3 load has been exhausted (after a flow of about 91 bed volumes of fresh water), there is an excess of hydrogen carbonate previously taken in from the fresh water (right part of the diagram), so that the anions preferentially against HCO 3 ⁻ with further fresh water throughput -Ions are exchanged. The electrical conductivity ( Fig. 3) and the calcium ion content ( Fig. 4) show a nearly in phase with the acid capacity value: During the carbonate exchange, the electrical conductivity drops below half the fresh water value and rises steeply near the carbonate depletion . Almost 80% of the calcium ions contained in the fresh water are precipitated in the CO 3 exchange phase with the formation of CaCO 3 .

Aus dem Verlauf des Anionengehalts in Fig. 1, 6 und 7 und dem Verlauf der Säurekapazität in Fig. 2 ergibt sich, daß es nach der Erschöpfung der CO3-Beladung nacheinander zu einem Austausch der zuvor aus dem Frischwasser aufgenommenen Hydrogencarbonat-, Chlorid­ und Nitrationen kommt, während die Sulfationen die ge­ ringste Austauschtendenz zeigen. Wichtig ist, daß das aus dem Frischwasser aufgenommene Nitrat erst nach ei­ nem Durchsatz von 150 Bettvolumina gegen Sulfat ausge­ tauscht wird und bei etwa 190 Bettvolumina den Frisch­ wasserwert übersteigt. Da der Regenerationszyklus bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel spätestens nach einem Durchsatz von 90 Bettvolumina ausgelöst wird, besteht im praktischen Betrieb keine Gefahr, daß Nitrat vom Austauscherharz an das aufzubereitende Wasser abgegeben wird. Die vom Anionenaustauscher aus dem Frischwasser aufgenommenen Anionen werden bei der Regeneration mit Sodalösung an das Abwasser abgegeben.It follows from the course of the anion content in FIGS. 1, 6 and 7 and the course of the acid capacity in FIG. 2 that after the CO 3 load has been exhausted, there is successive replacement of the hydrogen carbonate, chloride and previously taken up from the fresh water Nitrate ions come, while the sulfate ions show the least tendency to exchange. It is important that the nitrate taken up from the fresh water is only exchanged for sulfate after a throughput of 150 bed volumes and that the fresh water value exceeds about 190 bed volumes. Since the regeneration cycle in the exemplary embodiment shown is triggered at the latest after a throughput of 90 bed volumes, there is no danger in practical operation that nitrate is released from the exchange resin into the water to be treated. The anions taken up from the fresh water by the anion exchanger are released to the wastewater during the regeneration with soda solution.

Claims (33)

1. Verfahren zur Wasseraufbereitung, bei welchem ein Neutralsalz-Ionen enthaltendes Frischwasser unter Veränderung seiner Beschaffenheit durch einen Io­ nenaustauscher geleitet wird, dadurch gekennzeich­ net, daß das Frischwasser durch einen mit Carbonat- Ionen (CO3⁻) beladenen Anionenaustauscher geleitet wird.1. A method for water treatment, in which a fresh water containing neutral salt ions is passed through a ion exchanger with a change in its nature, characterized in that the fresh water is passed through an anion exchanger loaded with carbonate ions (CO 3 ⁻). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Frischwasser enthaltene Anionen, wie HCO3⁻, Cl⁻, NO3⁻ und/oder SO4 --, im Anionenaustauscher ge­ gen Carbonat-Ionen ausgetauscht werden.2. The method according to claim 1, characterized in that anions contained in the fresh water, such as HCO 3 ⁻, Cl⁻, NO 3 ⁻ and / or SO 4 - , are exchanged in the anion exchanger ge gene carbonate ions. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest ein Teil der beim Anio­ nenaustausch freigesetzten Carbonat-Ionen (CO3 --) mit im Frischwasser enthaltenen Calcium-Ionen (Ca++) unter Bildung von Calciumcarbonat (CaCO3) ausgefällt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at least a portion of the carbonate ions (CO 3 - ) released during the anion exchange with calcium ions (Ca ++ ) contained in the fresh water to form calcium carbonate (CaCO 3 ) is canceled. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein basischer Anionenaustau­ scher verwendet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized that a basic anion exchange shear is used. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aufbereitete Wasser durch den Anionenaus­ tauscher auf pH 7,5 bis 9 eingestellt wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the treated water by the anion exchanger is set to pH 7.5 to 9.   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der Ionenaustauscher zyklisch mit einem flüssigen Regenerationsmittel beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Regenerationsmittel einen Überschuß an freien Carbonat-Ionen enthält.6. The method according to any one of claims 1 to 5, in which of the ion exchangers cyclically with one liquid regeneration agent is applied, characterized in that the regeneration agent contains an excess of free carbonate ions. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Regenerationsmittel eine wäßrige Carbonat- Lösung, insbesondere eine wäßrige Lösung von Al­ kalicarbonat, wie Na2CO3 (Soda) oder K2CO3, ver­ wendet wird.7. The method according to claim 6, characterized in that an aqueous carbonate solution, in particular an aqueous solution of alkali carbonate, such as Na 2 CO 3 (soda) or K 2 CO 3 , is used as the regeneration agent ver. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Regenerationsmittel eine 2 bis 10%-ige Natriumcarbonat-Lösung verwendet wird.8. The method according to claim 7, characterized in that that as a regeneration agent a 2 to 10% Sodium carbonate solution is used. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Anionenaustauscher ein Aus­ tauscherharz auf Chlorid- oder Hydroxyl-Basis ver­ wendet wird, dessen Chlorid- oder Hydroxylionen in einem ersten Beladungszyklus durch Carbonat-Ionen ersetzt werden.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized characterized in that an anion exchanger exchanger resin based on chloride or hydroxyl is used, the chloride or hydroxyl ions in a first loading cycle by carbonate ions be replaced. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Austauscherharz im ersten Beladungszyklus zunächst bis zur Erschöpfung des Chlorid- oder Hy­ droxylionengehalts unter Aufnahme von Neutralsalz- Anionen mit Frischwasser und anschließend mit dem freie Carbonat-Ionen enthaltenden Regenerationsmit­ tel beaufschlagt wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that the exchange resin in the first loading cycle first until the exhaustion of the chloride or Hy droxyl ion content with the inclusion of neutral salt Anions with fresh water and then with the Regeneration containing free carbonate ions tel is applied.   11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anionenaustauscher während eines Regenera­ tionszyklus 6 bis 60 Minuten mit dem Carbonat-Ionen enthaltenden Regenerationsmittel beaufschlagt wird.11. The method according to claim 8, characterized in that the anion exchanger during a Regenera tion cycle 6 to 60 minutes with the carbonate ions containing regeneration agent is applied. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Rege­ nerationsmittels ein wasserlösliches Carbonat in aufbereitetem Wasser gelöst wird.12. The method according to any one of claims 6 to 11, there characterized in that to produce the Rege a water-soluble carbonate in treated water is dissolved. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine gesättigte Alkalicarbonat-Lösung herge­ stellt wird, die unter Bildung des Regenerations­ mittels mit aufbereitetem Wasser verdünnt wird.13. The method according to claim 12, characterized in that that there is a saturated alkali carbonate solution is put under the formation of regeneration is diluted with treated water. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Re­ generationsmittels calciniertes Natriumcarbonat verwendet wird.14. The method according to any one of claims 6 to 13, there characterized in that for the production of the Re generationally calcined sodium carbonate is used. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem der Ionenaustauscher zyklisch gereinigt, insbesondere rückgespült wird, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest ein Teil des ausgefällten Cal­ ciumcarbonats zweckmäßig vor jedem Regenerations­ zyklus aus dem Bereich des Anionenaustauschers ent­ fernt, vorzugsweise mit Wasser ausgespült oder aus­ geschwemmt wird.15. The method according to any one of claims 1 to 14, which of the ion exchangers is cleaned cyclically, in particular is backwashed, characterized net that at least part of the precipitated Cal ciumcarbonats expedient before each regeneration cycle from the field of anion exchangers distant, preferably rinsed with water or out is washed up. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß das Regenerationsmittel am Ende eines Regenerationszyklus mit aufbereitetem Wasser aus dem Anionenaustauscher verdrängt wird.16. The method according to any one of claims 6 to 15, there  characterized in that the regenerant at the end of a regeneration cycle with processed Water is displaced from the anion exchanger. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Anionenaustauscher nach dem Verdrängen des Regenerationsmittels mit aufbereitetem Wasser ge­ spült wird.17. The method according to claim 16, characterized in that that the anion exchanger after the displacement of the Regeneration agent with treated water is rinsed. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß das im Anschluß an einen Regenerationszyklus zuerst aus dem Anionenaustau­ scher austretende aufbereitete Wasser zur Herstel­ lung von Regenerationsmittel verwendet wird.18. The method according to any one of claims 6 to 17, there characterized in that the following one Regeneration cycle first from the anion exchange treated water escaping to the manufacturer regeneration agent is used. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei Anionenaustauscher­ bereiche vorgesehen sind, die wechselweise mit Frischwasser und mit Regenerationsmittel beauf­ schlagt werden.19. The method according to any one of claims 1 to 18, there characterized in that two anion exchangers areas are provided that alternate with Fresh water and with regeneration agent be hit. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Teil des aus dem einen Anionen­ austauscherbereich austretenden aufbereiteten Was­ sers zum Verdrängen des Regenerationsmittels und zum Spülen im anderen Anionenaustauscherbereich verwendet wird.20. The method according to claim 19, characterized in that each part of the one anions processed area emerging from the exchanger area sers to displace the regeneration agent and for rinsing in the other anion exchange area is used. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfä­ higkeit des aufbereiteten Wassers als Maß für den Beladungszustand des Anionenaustauschers gemessen wird.21. The method according to any one of claims 1 to 20, there characterized in that the electrical guide of the treated water as a measure of the  Load state of the anion exchanger measured becomes. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeitsmessung kontinuierlich durch­ geführt wird.22. The method according to claim 21, characterized in that the conductivity measurement continues through to be led. 23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Meßwert der elektrischen Leitfä­ higkeit kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitab­ ständen mit einem Sollwert verglichen wird und daß bei Überschreiten des Sollwerts ein Regenerations­ zyklus ausgelöst wird.23. The method according to claim 21 or 22, characterized records that the measured value of the electrical guide ability continuously or in a predetermined time are compared with a target value and that a regeneration if the setpoint is exceeded cycle is triggered. 24. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur Teilenthärtung von Trink- und Brauch­ wasser unter selektiver Reduzierung des Gehalts an Calcium-Ionen.24. Use of the method according to one of the claims 1 to 23 for the partial softening of drinking and custom water with selective reduction of the content Calcium ions. 25. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur Teilentsalzung von Trink- und Brauch­ wasser unter selektiver Reduzierung des Gehalts an Calcium-Ionen.25. Use of the method according to one of the claims 1 to 23 for partial desalination of drinking and custom water with selective reduction of the content Calcium ions. 26. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur Reduzierung des Nitrat- und/oder Sul­ fationengehalts in Trinkwasser.26. Use of the method according to one of the claims 1 to 23 to reduce nitrate and / or sul cation content in drinking water. 27. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur Verhinderung oder Behebung von Korro­ sionsschäden in Wasserleitungsanlagen mit feuerver­ zinkten oder kupferhaltigen Rohren, wobei das Frischwasser vor dessen Eintritt in die Wasserlei­ tungsanlage durch einen Carbonat-beladenen und mit einem Alkalicarbonat regenerierbaren basischen Anio­ nenaustauscher geleitet wird.27. Use of the method according to one of the claims 1 to 23 for preventing or correcting corrosion sion damage in water supply systems with fire ext  zinc-coated or copper-containing pipes, the Fresh water before it enters the Wasserlei processing system with a carbonate-laden and an alkali carbonate regenerable basic anio is exchanged. 28. Vorrichtung zur Wasseraufbereitung mit mindestens einem abwechselnd mit Frischwasser und mit einem flüssigen Regenerationsmittel beaufschlagbaren Io­ nenaustauscherbett, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionenaustauscherbett einen Carbonationen-beladenen Anionenaustauscher enthält, der zyklisch mit wäß­ riger Alkalicarbonat-Lösung als Regenerationsmittel beaufschlagbar ist.28. Device for water treatment with at least one alternating with fresh water and one liquid regeneration agent actable Io nenaustauscherbett, characterized in that the Ion exchange bed a carbonate-laden Contains anion exchanger, which cyclically with aq Alkali carbonate solution as a regeneration agent is acted upon. 29. Vorrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch eine mit festem Alkalicarbonat und aufbereitetem Wasser beschickbare Zumeßkammer für das Regenera­ tionsmittel.29. The device according to claim 28, characterized by one with solid alkali carbonate and processed Water-feedable metering chamber for the Regenera agent. 30. Vorrichtung nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch eine Verschneideeinrichtung zur Verdünnung des aus der Zumeßkammer entnommenen Regenerationsmittels mit aufbereitetem Wasser.30. The device according to claim 29, characterized by a blending device for diluting the from the metering chamber removed regeneration agent with treated water. 31. Vorrichtung nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch einen mit aufbereitetem Wasser beaufschlagbaren In­ jektor zum Ansaugen und Verdünnen des Regenerations­ mittels aus der Zumeßkammer.31. The device according to claim 29, characterized by an In to be treated with treated water ejector for aspirating and diluting the regeneration by means of the metering chamber. 32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 31, gekennzeichnet durch eine auf der Austrittsseite des Ionenaustauscherbetts angeordnete Einrichtung zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit des auf­ bereiteten Wassers sowie einen mit dem Leitfähig­ keits-Meßwert beaufschlagbaren Regler zur Auslösung eines Regenerationszyklus nach Maßgabe der Abwei­ chung des Meßwerts von einem vorgegebenen Leitfä­ higkeits-Sollwert.32. Device according to one of claims 28 to 31,  characterized by one on the exit side device of the ion exchange bed to measure the electrical conductivity of the prepared water and one with the conductive measured value for actuation a regeneration cycle according to the deviation chung the measured value from a given Leitfa capability setpoint. 33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 32, ge­ kennzeichnet durch zwei wechselweise mit Frischwas­ ser bzw. Regenerationsmittel und Verdrängungswasser beaufschlagbare Ionenaustauscherbette, wobei als Verdrängungswasser aufbereitetes Wasser aus dem je­ weils anderen Ionenaustauscherbett abzweigbar ist.33. Device according to one of claims 28 to 32, ge characterized by two alternating with fresh water water or regeneration agent and displacement water actable ion exchange beds, being as Displacement water from the ever because another ion exchange bed can be branched off.
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