Planung Ionenaustauscheranlage
Die Planung einer Ionenaustauscheranlage als Kreislaufanlage ist hängt im wesentlichen von Inhaltsstoffen, aber auch von der Temperatur des Mediums ab. Aufgrund der erforderlichen AnIonenaustauschere ist typischerweise eine Beschränkung auf 60°C (in Ausnahmefällen 70°C) gegeben, da es darüber zum irreversiblen Verlust funktionieller Gruppen des Anionenaustauschers kommt, er sich also inaktiviert.
Hinsichtlich der aufzubereitenden Kreislaufströme ist zunächst die Auswahl der passenden Abwasserströme erforderlich. Es sollten an dieser Stelle (möglichst) keine Ausfällungen in einem gemeinsamen Vorlagebecken für die Kreislauf Ionenaustauscheranlage auftreten, sonst sind die Ströme zu trennen. Etwaige Störstoffe (z.B. Partikel, apolare Stoffe, Biologie, Mangan, Zinn, Öle, Fette, oxidative Stoffe) in Abwasserströmen sind entweder separat abzutrennen bzw. vorzubehandeln oder schließen den kompletten Abwasserstrom aus.
Abhängig von der Belastung des zusammengefassten Wassers und dem gewünschten Volumenstrom erfolgt anschließend die eigentliche Auslegung der Ionenaustauscheranlage, die sich typischerweise in BV/h, also Bettvolumen (= netto Volumen Ionenaustauscher in einer Säule) pro h, ausdrückt. Dabei wird die erforderliche Menge Ionenaustauscher in L in Abhängigkeit von der erforderlichen Schichthöhe, dem ionogenen Bindeverhalten der abzureinigenden Stoffe und mit der erforderlichen Geschwindigkeit des Volumenstroms in m/h berücksichtigt.
Dabei gelten die folgenden Richtwerte:
5 BV/h = sehr langsam, sehr lange Kontaktzeit
10 BV/h = langsam, lange Kontaktzeit
20 BV/h = typische Geschwindigkeit
40 BV/h = schnell, kurze Kontaktzeit
Die Ionenaustauschersäulen können grundsätzlich in zwei verschiedene Richtungen betrieben werden, im sog. Festbettverfahren (Regelfall) oder im Schwebebettverfahren (z.B. wenn sonst Verblockungen des Harzbetts auftreten).
Nach der Beladung der Ionenaustauscher erfolgt in einer Ionenaustauscherkreislaufanlage die Regeneration der Harze. Bei Anlagen mit langen Standzeiten kann diese auch extern in einer zentralen Regeneration Station für Ionenaustauscher erfolgen oder die Regeneration erfolgt stationär vor Ort. Ein Tausch bzw Wechsel von Ionenaustauschern gegen neue Ionenaustauscher ist nur in den seltenen Fällen erforderlich.
Die Regeneration erfolgt typischerweise mit den dafür vorgesehenen Chemikalien Salzsäure und Natronlauge, ggf. jedoch auch andere Säuren und Laugen oder in einem mehrstufigen Verfahren, häufig sog. Kontionierung, und einer anschließenden Spülung des Harzbetts. Die Regeneration kann wie der Betrieb der Harze grundsätzlich in zwei Richtungen erfolgen, wie der Betrieb im Festbett im Gleichstrom oder im Gegenstromverfahren. Beide Verfahren haben ihre Vor- und Nachteile und sind abhängig vom Einsatz der Ionenaustauscheranlage und der auf ihr gebundenen Stoffe. Abhängig von den Ergebnissen der Planung wird die Ionenaustauscheranlage entweder als vor Ort selbstregenerierende Anlage ausgelegt oder z.B. aufgrund von geringer Menge, als extern zu regenerierende Ionenaustauscheranlage.
Typischerweise haben Ionenaustauscher-Kreislaufanlagen zwei bis drei anlageninterne Kreisläufe um nachteilige Effekte beim Anlagenbetrieb zu verhindern.
Die Ionenaustauscheranlage als Kreislaufanlage wird typischerweise im Rahmen der Indirekteinleitergenehmigung bzw. dem Indirekteinleiterantrag als wassersparende Maßnahme erwartet (bzw. eine Begründung, warum keine derartige Anlage eingesetzt wird).
Sofern die Anlage zur Herstellung von VE Wasser ohne Kreislaufführung verwendet wird, wird entweder eine sog. Vollentsalzungsanlage geplant bzw. bei Kleinmengen eine Vollentsalzungspatrone, alternativ auch eine Umkehrosmoseanlage für die Industrie.
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