Anlagenkombinationen
In vielen Fällen wird zur Herstellung der geforderten Wasserqualität eine Kombination in Reihe geschalteter Ionenaustauschfilter verwendet. Ist keine vollständige Entfernung der betreffenden Ionenarten beabsichtigt, wird das Produktwasser in dem gewünschten Verhältnis mit unbehandeltem Wasser verschnitten. Eine kurze schematische Darstellung soll die am häufigsten gewählten Anordnungen verdeutlichen und aufzeigen, welche gelösten Wasserinhaltsstoffe bei dem jeweiligen Verfahrensschritt entfernt oder in der Konzentration verändert werden. Mit einem Kreis umgebene Ionenarten erfahren eine beträchtliche Konzentrationserhöhung, runde Klammern hingegen kennzeichnen eine Verringerung.
Abbildung 5: Enthärtung über einen sauren Ionenaustauscher in Natrium-Form. Solche Reaktionen werden oft als Natriumaustauscher, Basenaustauscher, Neutralaustauscher oder Enthärtungsfilter bezeichnet.
Abbildung 6: Entcarbonisierung (Teilenthärtung) über einen schwach sauren Ionenaustauscher mit nachgeschaltetem Enthärtungsfilter und Rieselentgaser
Abbildung 7: Entmineralisierung über einen stark sauren Ionenaustauscher in der H-Form und nachgeschaltetem schwach basischen Ionenaustauscher und Rieselentgaser. Sämtliche dissoziierten Salze sowie gelöste Gase werden dabei entfernt, Kieselsäure Si02 verbleibt überwiegend im Wasser, das eine Reinheit von weniger als 10 µS/cm Leitfähigkeit aufweist.
Abbildung 8: Vollentsalzung über einen stark sauren Ionenaustauscher in der H-Form mit nachgeschaltetem Rieselentgaser, gefolgt von einem stark basischen Ionenaustauscher in der OH-Form und anschließendem Mischbettionenaustauscher. Durch diese Anordnung erhält man ein sehr reines Wasser mit einer Leitfähigkeit < 0,2 µS/cm.
In der Betriebspraxis ist es meist unumgänglich, zu jeder Zeit über ein Wasser mit den vorgegebenen Spezifikationen zu verfügen. Da ein Filtersystem während der Regenerierungsphase kein Produktwasser erzeugen kann, muss ein Ersatzfiltersystem bereitstehen. Deshalb werden Ionenaustauschanlagen zumeist nicht als Einstraßenanlagen, sondern als Doppelanlagen (Pendelbetrieb, Tandembetrieb) ausgelegt, wobei eine automatische Umschaltung auf das jeweils betriebsbereite Filtersystem erfolgt.
Bei automatisch arbeitenden Anlagen kann die Steuerung der Umschaltung von Betrieb/Bereitschaft auf Regeneration auf unterschiedliche Weise vorgenommen werden. Zeitabhängige Steuerungen werden mitunter bei Einstraßenanlagen bevorzugt, um die Regenerierphase auf Zeiträume zu verlegen, in denen kein Produktwasser verfügbar sein muss. Dabei wird im Regelfall darauf verzichtet, die volle Austauschkapazität zu nutzen.
Mengenabhängige Steuerungen ermöglichen ein volles Ausschöpfen der verfügbaren Kapazität, sofern die Zusatzwasserqualität konstant ist. Qualitätsabhängige Steuerungen ermöglichen stets eine maximale Nutzung der verfügbaren Kapazität. Dabei erfolgt die Steuerung über die Messung jeweils geeigneter Wasserparameter.
In Anbetracht der Kürze der gewählten Darstellung kann lediglich eine Übersicht der grundsätzlichen Funktionsweise von Ionenaustauschverfahren vermittelt werden. Für ein konkretes Aufbereitungsproblem steht immer das Optimum an Wirtschaftlichkeit bei maximal zulässigem Ionenschlupf im Vordergrund der Betrachtungen.
Zur Optimierung der Ionenaustauscheranlagen bieten eine Reihe von unterschiedlichen Verfahrenstechniken und - abläufen Ansatzpunkte. Ziel ist es, den geringsten Regeneriermittelaufwand, eine minimale Abwasserbelastung und ein Maximum an nutzbarer Austauschkapazität zu erhalten. Hierzu gehören verschiedene Gegenstromtechniken, Festbett- oder Schwebebettverfahren, Mehrkammersysteme mit gleichen oder verschiedenen Harztypen etc. Die Auswahl und Planung des jeweils geeigneten Verfahrens ist die Aufgabe des darauf spezialisierten Wasseraufbereitungsunternehmens.
