Umkehrosmoseanlage
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Originalhersteller von Anlagen zur Entionisierung von Wasser
Gerätevorstellung
Deionisierungsanlagen basieren auf Ionenaustausch. Beim Ionenaustausch tauschen die im Wasser enthaltenen Kationen und Anionen (HCO₃⁻-Plasma) in der Ionenaustauschersäule ihre Bestandteile gegen die H⁺-Ionen des positiv geladenen Harzes und die OH⁻-Ionen des negativ geladenen Harzes aus. Dadurch wird das Wasser entsalzt. Unterschiedliche Kombinationen von Yang- und Yin-Mischsäulen ermöglichen eine höhere Wasserqualität. Ionenaustauscher werden in Kationenaustauscher (Wasserenthärter), Anionenaustauscher, Mischionenaustauscher usw. unterteilt. Ein Nachteil besteht darin, dass das Harz nach der Sättigung mit Säure oder Lauge regeneriert werden muss.
Industrieller Prozess
Die Herstellung von deionisiertem Wasser lässt sich grob in vier Typen unterteilen:
Die erste Art: Deionisiertes Wasser, gewonnen durch Anionenaustausch mit positiv geladenen Harzen. Im Allgemeinen kann die Leitfähigkeit des Wassers auf unter 10 µS/cm gesenkt und anschließend durch ein Mischbett auf unter 1 µS/cm reduziert werden. Allerdings ist das so hergestellte Wasser teuer und enthält zu viele Partikelverunreinigungen, um den Anforderungen gerecht zu werden. Daher wird es selten angewendet.
Die zweite Methode: Vorbehandlung (d. h. Sand- und Kohlefilter + Feinfilter) + Umkehrosmose + Mischbettverfahren
Dieses Verfahren wird heutzutage häufiger angewendet, da die Investitionskosten für die Umkehrosmose nicht hoch sind, mehr als 90 % der Wasserionen entfernt werden können und die restlichen Ionen durch Mischbett-Austausch entfernt werden können, sodass die Leitfähigkeit des Abwassers etwa 0,06 beträgt.
Die dritte: die Verwendung der zweistufigen Umkehrosmose
Der Ablauf ist wie folgt:
Leitungswasser → Mehrschichtfilter → Aktivkohlefilter → Wasserenthärtungsanlage → Zwischenspeicher → Niederdruckpumpe → Feinfilter → Primäre Umkehrosmose → pH-Regulierung → Mischer → Sekundäre Umkehrosmose (positive Ladung der Umkehrosmosemembran) → Reinstwassertank → Reinstwasserpumpe → Mikroporenfilter → Wasserentnahmestelle
Viertens: Die Vorbehandlung nutzt Umkehrosmose als zweites Verfahren, jedoch wird das nachfolgende Mischbett durch einen kontinuierlichen EDI-Entsalzungsblock ersetzt. Dadurch entfällt die Verwendung von Säure-Base-Regenerationsharz; die Regeneration erfolgt elektrisch. Dies macht den gesamten Prozess umweltfreundlich, und die Wasserqualität nach der Aufbereitung kann einen Wert von 15 Mio. µm oder besser erreichen. Dieses Verfahren erfordert jedoch höhere Anfangsinvestitionen und niedrigere Betriebskosten. Die Investitionsentscheidung sollte daher individuell an die Gegebenheiten des jeweiligen Unternehmens angepasst werden.
Der Ablauf ist wie folgt:
Rohwasser → Mehrschichtfilter → Aktivkohlefilter → Wasserenthärtungsanlage → Zwischenspeicher → Niederdruckpumpe → pH-Regler → Hochleistungsmischer → Präzisionsfilter → Hochleistungs-Umkehrosmoseanlage → Zwischenspeicher → EDI-Pumpe → EDI-System → Mikroporöser Filter → Wasserentnahmestelle
Technische Merkmale der Ausrüstung
Ionenaustauscheranlagen sind traditionelle Anlagen zur Wasseraufbereitung. Sie liefern stabile Wasserqualität und sind vergleichsweise kostengünstig. Früher wurde das Kesselspeisewasser in Kraftwerken im Mischbettverfahren (Positivbett + Negativbett + Mischbett) aufbereitet.
Mit der Entwicklung von Umkehrosmose, EDI und anderen Verfahren ist der Betrieb von Ionenaustauscheranlagen komplex, eine Automatisierung ist nicht einfach zu erreichen, Abfallmengen an Säuren und Basen sowie hohe Betriebskosten treten stärker in den Vordergrund, und sie werden vermehrt zur Tiefenreinigung mittels Umkehrosmose eingesetzt.
Kleine Ionenaustauscheranlagen verwenden häufig Plexiglas-Austauschersäulen, die die Beobachtung des Harzbetriebs erleichtern. So lässt sich beispielsweise feststellen, ob die Schichtung der Regenerationslösung im gemischten Ionenaustauscher ausreichend ist, ob Kationen „vergiftet“ werden und wie hoch der Harzverlust ist. Große Ionenaustauscheranlagen verwenden mit Epoxidharz oder Gummi ausgekleideten Kohlenstoffstahl und verfügen über eine Sichtvorrichtung in der Mitte, die die Online-Beobachtung des Wasserstands der regenerierten Flüssigkeit während der Ionenaustauscher-Regeneration ermöglicht.
Anwendungsgebiet
1. Industrielles Reinstwasseraufbereitungsverfahren.
2. Ionenaustauscherharze für die Lebensmittelindustrie können in der Zucker-, Glutamat-, Wein- und Bioproduktherstellung sowie in anderen Industrieanlagen eingesetzt werden.
3. In der synthetischen Chemie und der petrochemischen Industrie werden in der organischen Synthese häufig Säuren und Basen als Katalysatoren für Veresterung, Hydrolyse, Umesterung, Hydratisierung und andere Reaktionen verwendet.
4. Metallionen in galvanischen Abfallflüssigkeiten, Recycling von Wertstoffen in Abfallflüssigkeiten der Filmherstellung usw.
5. Mithilfe von Hydrometallurgie und anderen Ionenaustauscherharzen können Uran abgetrennt, konzentriert und gereinigt sowie Seltenerdelemente und Edelmetalle aus abgereichertem Uranerz gewonnen werden.
Geräteklassifizierung
Je nach den unterschiedlichen Prozesswasseranforderungen verschiedener Branchen und der unterschiedlichen Rohwasserqualität können verschiedene industrielle Entionisierungsanlagen individuell angepasst werden, um den Wasserstandard zu erfüllen.