In dem Tank ist ein erstes endloses Band angeordnet, das für das Wasser durchlässig ist und ein lonenaustauscherharz zum Austausch von Kationen enthält. Ein zweites Band läuft in einer zum ersten Band vertikalen Richtung durch den Tank und enthält ein zweites Ionenaus- tauscherharz für Anionen. Nach dem Hindurchlaufen der beiden Bänder durch den Tank werden die Bänder in zwei getrennte Einrichtungen eingebracht, in der das mit Kationen-bzw.

Anionen geladene lonenaustauscherharz regeneriert werden. Bei dieser Anordnung erscheint es ungünstig, daß die Bänder nach dem Durchlaufen durch den Abwasserbehälter bzw.

Abwassertank in zusätzlichen separaten Einrichtungen regeneriert werden müssen. Dieses Verfahren erscheint aufwendig und für einen homogenen Ablauf nicht optimal, zumal auch hohe Mengen umweltschädigende Restwässer entstehen.

Aus der DE 4315117 Al ist desweiteren eine Einrichtung zur Reinigung und Aufbereitung von Schmutzwässern mittels der Elektrolyse bekannt. Bei dieser Einrichtung sind zwei zentrisch angeordnete Röhren aus Eisen und/oder Aluminium vorgesehen, die einen konzentrischen Einlaufstutzen aufweisen. Die eine Röhre ist als Kathode und die andere als Anode ausgebildet, wobei der Ringraum zwischen beiden Röhren der Reaktionsraum für das durchströmende Schmutzwasser ist. Um die Ablagerungen an der Anode bzw. Kathode zu beseitigen, wird vorgeschlagen, die Anode und Kathode umpolbar zu schalten, so daß nach dem Ablösen der Ablagerungen diese mit dem Schmutzwasser aus dem Reaktionsraum gespült werden können.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrichtung zur Wasserreinigung mit den kennzeichnenden Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche l und 2 hat demgegenüber den Vorteil, daß sowohl für die Reinigung des Abwassers als auch für die Reinigung und das Wiederaufladen des lonenaustauscherharzes nur eine einzige Einrichtung/Behälter erforderlich ist. Besonders vorteilhaft ist, daB in diesem Behälter sowohl die Reinigung des Abwassers mit dem lonenaustauscherharz als auch die Reinigung des loneneaustauscherharzes mit Hilfe der Elektrolyse durchführbar ist. SchlieBlich wird in dem gleichen Behälter das Ionenaustauscher- harz wiederaufgeladen, bevor es erneut für die Reinigung des Abwassers wieder einsetzbar ist.

Wird ein weiterer Behälter kaskadierbar angeordnet, so daß das von Kationen gereinigte Schmutzwasser durch diesen zweiten Behälter fließen kann, dann kann mit einem lonenaustauscherharz für Anionen das verbliebene Schmutzwasser nunmehr von den Anionen und weiteren Schmutzteilchen durch Elektrolyse befreit werden.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten MaBnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 2 angegeben Vorrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft ist, daB in dem Behälter Trennwände vorgesehen sind, die jedoch entsprechende Öffnungen für den Durchlaß des Schmutzwassers bzw. eine Membran mit entsprechender Durchlässigkeit für das Schmutzwasser aufweisen, um einen möglichst ungestörten Wasserdurchlauf zu gewährleisten. Insbesondere bilden mehrere Trennwände in dem Behälter mehrere Kammern, in denen das lonenaustauscherharz entsprechend seines Sättigungsgrades vollständig ausgenutzt werden kann Um in einer zweiten Phase das gesättigte lonenaustauscherharz durch Elektrolyse zu reinigen, ist es günstig, die Trennwände verschließbar auszugestalten, damit die für die Elektrolyse notwendigen Elektroden in einem abgeschlossenen System arbeiten können.

Besonders günstig ist, das Ionenaustauscherharz in einem wasserdurchlässigen Netz derart in jede Kammer einzubringen, daß es bei Wartungsarbeiten ohne großen Aufwand vollständig und schnell entfemt bzw. ausgetauscht werden kann.

Werden die Trennwände aus einem elektrisch nichtleitenden Material ausgebildet, dann ergibt sich vorteilhaft eine isolierte Kammer, in der eine positiv und negativ geladene Elektrode (Anode und Kathode) eingebracht werden können. Mit Hilfe dieser Elektroden ist dann auf einfache Weise die Elektrolyse durchführbar, ohne daß ein zusätzlicher Behälter erforderlich wird. Insbesondere kann die Welle als Anode ausgebildet sein, während eine oder mehrere Kathoden im Randbereich des Behälters angeordnet sind, an denen sich die Metallionen ablagern.

Die Verwendung von Platin als Elektrodenmaterial sichert vorteilhaft eine lange Lebensdauer, da Platin mit den Schadstoffen des Abwassers weitgehend keine Reaktion eingeht.

Da das bei der Elektrolyse entstehende Wasserstoff-und Chlor-gas aufsteigt, kann es an einer geeigneten Stelle oberhalb der Elektrolysekammer aufgefangen werden um es zum Wiederaufladen des lonenaustauscherharzes zu nutzen.

Für eine optimale Arbeitsweise ist vorteilhaft, wenn der Behälter zylindrisch ausgebildet ist und bezüglich seiner Längsachse horizontal oder vertikal aufgestellt ist. Somit kann das Schmutzwasser bei geeigneter Zuführung der Schwerkraft folgend oder mit entsprechendem Druck zunächst in einer ersten Reinigungsphase durch einen Teil der Kammern des Behälters geleitet werden, während in einer zweiten und dritten Phase das lonenaustauscherharz gereinigt und wiederaufgeladen werden kann.

Da bei der Elektrolyse die gebildeten Wasserstoff-bzw. Chlor-gase aufsteigen, wird vorteilhaft an der höchsten Stelle des Behälters ein Auffangbehälter zum Auffangen dieser Gase ange- ordnet.

Mit Elfe der nachfolgenden Anordnung von wenigstens drei Kammern, wobei in der ersten Phase eine Kammer zur Entsalzung des Abwassers, in der zweiten Phase eine Kammer zur Elektrolyse und in einer dritten Phase eine Kammer zur Regenerierung des Ionenaustauscherharzes, wird vorteilhaft ein geschlossener Kreislauf erreicht, in dem kontinuierlich das Schmutzwasser gereinigt und das lonenaustauscherharz wiederaufbereitet werden kann.

Bei Kaskadierung der Vorrichtung mit einem weiteren Behälter entsteht somit ein komplettes System, mit dem nicht nur Industrieabwässer, organisch behaftetes Wasser, radioaktives Wasser, sondern auch Meerwasser entsalzt und Reinwasser erzeugt werden kann.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausfiihrungsbeispiels, Figur 2 zeigt eine Detailansicht einer Kammer, Figur 3 zeigt eine horizontal angeordnete Kaskade und Figur 4 zeigt eine vertikal angeordnete Kaskade.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Figur 1 zeigt einen röhrenförmigen Behälter 1 im Querschnitt, der liegend angeordnet ist. In alternativer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Behälter stehend anzuordnen.

GemäB der Figur 1 ist der Behälter 1 an seiner linken Querschnittsfläche geöffnet dargestellt, damit die durch Trennwände 3 gebildeten Kammern 4 sichtbar sind. Im normalen Betriebs- zustand ist der Behälter an seinen Endflächen geschlossen und als Druckbehälter ausgebildet, so daB das zu reinigende Abwasser bzw. Schmutzwasser mit einem gewissen Druck durch den Behälter gepumpt werden kann. Figur 1 zeigt daher nur den schematischen Aufbau der Vorrichtung mit dem Behälter 1.

In dem Behälter ist zentral zur Längsachse eine Welle 2 angeordnet, die von einem nicht dargestellten Motor angetrieben wird. An der Welle 2 sind Trennwände 3 angebracht, wobei die Trennwände 3 jeweils entlang der Welle 2 radial bis zur Außenwandung der Zylinderwand 9 reichen. Jeweils zwei benachbarte Trennwände 3 bilden somit in Verbindung mit einem Teil der zugehörigen Zylinderwand 9 eine Kammer 4.

Die Trennwände 3 sind flir Wasser durchlässig ausgebildet. Sie sind als Membran oder als Trennwand 3 mit einem Durchbruch oder als Lochplatte ausgebildet, die Öfmungen 12a, 12b zum DurchlaB des Wassers aufweisen (Figur 2). Die Trennwände sind mit einer geeigneten SchlieBvorrichtung (Figur 2 : weitere Trennwand 3b, Feder 4a, Rolle 10, Schließer 11) verschlieBbar, so daß das in der entsprechenden Kammer 4 eingeschlossene Wasser praktisch nicht herausfließen kann. Die Funktionsweise der Schließvorrichtung wird später noch näher erläutert.

An geeigneten Stellen des Behälters 1 ist ein Zulauf 5a und ein Ablauf 5b angebracht. Dem Zulauf 5a kann ein mechanisch wirkendes Filter 15 zur Filterung von festen Bestandteilen im Schmutzwasser vorgeschaltet sein. Des weiteren ist an der höchsten Stelle des Behälters 1 ein Auffangvorrichtung 13 angeordnet, in dem sich das bei der Elektrolyse entstehende H2-und C12-Gas sammeln kann. Weiterhin ist an dem Behälter 1 ein Vorratsbehälter 14 angeschlossen, aus dem Salzsäure oder ein anderer geeigneter Kationenspender, z. B. NaCI dem Behälter 1 zugefiihrt werden kann. Über ein Dosierventil 16 kann somit beispielsweise zusätzlich eine geeignete Menge Salzsäure in den Behälter 1 eingefüllt werden.

Gemäß der Figur 1 werden durch die Trennwände 3 sechs Kammern 4 gebildet, in denen sowohl die Reinigung des Schmutzwassers als auch die Reinigung des lonenaustauscherharzes sowie das Aufladen des Harzes (Regenerieren) durchgeführt wird. Die Anzahl der Kammern 4 ist vom Einzelfall abhängig, zumindest sollten für die 3 Reinigungs-und Regenerationsphasen wenigstens drei Kammern vorgesehen sein.

Zur einfacheren Befüllung der einzelnen Kammern 4 mit dem lonenaustauscherharz 7 ist ein Netz 6 vorgesehen, in dem das Harz 7 eingefüllt ist. Dieses Netz 6 mit dem Ionenaustauscher- harz 7 wurde aus Übersichtlichkeitsgründen nur in der linken Kammer (zweite Kammer von oben) schematisch dargestellt. Es ist jedoch für alle Kammern vorgesehen. Durch Herausnehmen und Austauschen des Netzes 6 kann auf einfache Weise das Ionenaus- tauscherharz 7 vorteilhaft erneuert werden, falls dieses erforderlich ist.

Im normalen Durchlauf bleibt jedoch das Netz 6 mit dem lonenaustauscherharz 7 während der langsamen Rotation der Kammern z. B. gegen den Uhrzeigersinn in jeder Kammer 4 liegen.

Die Rotationsgeschwindigkeit hängt dabei von den einzelnen Arbeitsprozessen und dem verbliebenen Wirkungsgrad des Harzes 7 ab.

Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Teilausschnitt einer Kammer. Die Trennwände 3 sind dabei mit einer Schließ-vorrichtung 3b, 4a, 10,11,20 so ausgebildet, daß sie bei Bedarf, insbesondere bei der Elektrolyse die betreffende Kammer 4 wasserundurchlässig abschlieBen. Da die betreffenden Trenn-wände 3 mit den weiteren Trennwänden 3b einerseits mit der Welle 2 fest verbunden sind und andererseits bis an die Zylinderwand 9 reichen, dichten sie bei entsprechender Position die Kammer 4 ab, so daß praktisch kein Schmutzwasser in eine benachbarte Kammer 4 dringen kann.

Um ein Auslaufen des Schmutzwasser von einer Kammer in die Nachbarkammer durch die durchlässige Trennwand 3 zu verhindern, wird nachfolgend die Wirkung der Schließvorrichtung näher erläutert. Die weitere Trennwand 3b hat beispielsweise an den gleichen Stellen wie die Trennwand 3 Bohrungen oder Offnungen 12a, 12b, durch die das Schmutzwasser nur in der Position 1 hindurchfließen kann. Diese Position wird durch die Federkraft der Druckfeder 4a fixiert. Am äußeren Ende der weiteren Trennwand 3b ist eine Rolle 10 angebracht, die bei Drehung der Welle 2 im Gegenuhrzeigersinn auf den Schließer 11 läuft und dabei die weitere Trennwand 3b soweit radial verschiebt, daß die Offnungen 12a, 12b gegeneinander verschlossen werden (Position 2).

In einer Position 3 läuft die Rolle 10 vom Schließer 11 herunter, so daß hiermit eine weitere Funktion, beispielsweise das Schließen der angeflanschten Nebenkammer 21 gesteuert werden kann. Diese Nebenkammer 21 muß unter anderen für den Fall geschlossen werden, wenn die Kathoden 17 durch Umpolung der Betriebsspannung von der Kontamination gereinist werden sollen. Die Öffnungen 12a, 12b sind dabei so ausgebildet, daß die Trennwände in dieser Position weiterhin verschlossen bleiben. Als Verschlußvorrichtung für die Nebenkammer 21,21 a kann eine nicht näher dargestelllte Klappe oder ein ähnlicher Mechanismus wie bei den Trennwänden 3,3b verwendet werden.

Im folgenden wird die Funktionsweise dieser Anordnung näher erläutert. Mit der Vorichtung kann beispielsweise verschmutztes Industrieabwasser. Meerwasser. radioaktiv verseuchtes Wasser oder Abwasser gereingt werden. Dieses Abwasser wird zweckmäßigerweise zunächst mittels eines mechanischen Filters 15 von festen Bestandteilen befreit. bevor es über den Zulauf 5a im linken oberen Bereich des Behälters 1 (Figur 1) eingeleitet wird. Das Reinigungs- verfahren besteht vorzugsweise aus drei Phasen. die in dem Behälter I innerhalb eines Zyklusses durchfahren werden. Alternativ ist vorgesehen, beispielsweise zur Erzeugung hochreinen Wassers eine oder mehrere Kammern 4 ohne lonenaustauscherharz 7 zu füllen und das Abwasser mittels der Elektrolyse zu reinigen. Dazu ist dann für diese Kammer ein entsprechender Zulauf und/oder Ablauf vorgesehen.

In der ersten Phase gemäß des Ausführungsbeispiels wird das Schmutzwasser mittels des lonenaustauscherharzes 7 zunächst von den Kationen befreit (Figur 1.1. bis 3. Kammer 4. von links oben gegen den Uhrzeigersinn gezählt). In der zweiten Phase (4. Kammer 4) werden durch Elektrolvse Ionen entzogen. z. B. scheiden sich Metallionen auf der oder den Kathoden 17 in der Nebenkammer 21 ab, dabei bilden sich Wasserstoff und Chlor gasfbrmig (an der Anode) und stei_en vorzugsweise in der Nebenkammer nI und 21a auf und werden in dem Auffangbehälter 13 aufgefangen. In der dritten Phase wird das lonenaustauscherharz durch Zugabe von Salzsäure (HCI) wieder aufgeladen (5. und 6. Kammer 4). wobei das vorher im Auffangbehälter 13 aufgefangene Wasserstoff-und Chlorgas zu Salzsäure reagiert und das Aufladen des lonenaustauscherharzes 7 unterstützt. Anschließend beginnt die erste Phase, in- der das aufgeladene lonenaustauscherharz 7 dem Wasserzulauf 5a zugeführt wird.

Dieser Vorgang wiederholt sich in einem weiteren Behälter 1. der an den ersten Behälter 1 kaskadenformig angeschlossen ist in der gleichen Weise, wobei jedoch ein Ionenaustauscher- harz für Anionen verwendet wird. Das aus dem Ablauf 5b fließende Wasser wird dabei in den weiteren Behälter I eingeleitet. Figur 3 zeigt eine entsprechende Vorrichtung in liegender Anordnung und Figur 4 zeigt eine stehende Anordnung.

Für jede Phase können eine oder mehrere Kammern 4 verwendet werden. Gemaß des <BR> <BR> Ausfuhrungsbeispieies werden für die erste Phase drei Kammern 4 verwendet (I. bis 3. Kammer 4). Jede dieser drei Kammern 4 hat Trennwande 3, die wasserdurchlässig sind und eine <BR> <BR> Schließvorrichtung ausweisen. Die Trennwände 3 sind mit der Welle 2 fest verbunden und bewegen sich mit der Welle 2 gegen den Uhrzeigersinn. Vorzugsweise ist in jede dieser drei Kammern 4 ein Netz 6 eingebracht, in dem zunächst das lonenaustauscherharz 7 zum Austausch von Kationen verwendet wird. Das Schmutzwasser wird dabei durch die ersten drei Kammern 4 solange geleitet, bis das lonenaustauscherharz 7 in seiner Wirkung weitgehend verbraucht ist. Insbesondere in der dritten Kammer 4 ist der Wirkungsgrad des Ionenaus- tauscherharzes 7 schon gering, da es die längste Zeit mit dem Abwasser im Kontakt steht.

Die lonenaustauscherharze 7 sowie die Vorgånge zum Austausch von Kationen und Anionen sind per se bekannt und müssen von daher nicht näher erläutert werden. Geeignete lonenaus- tauscherharze 7 sind für Reinigungszwecke bekannt und käuflich erhältlich. (z. B. Die Firma Purolite Deutschland GmbH. Harkortstr. 2 5, 40880 RatinsJen) In der zweiten Phase wird nun mit Hilfe der Elektrolyse das verbrauchte lonenaustauscherharz 7 zunächst von den aufgenommenen Kationen bzw. Anionen gereinigt. Dazu werden ent- sprechende Elektroden 17 an geeigneter Stelle in der Nebenkammer 21,21 a angeordnet. In alternativer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Trennwände 3 aus einem elektrisch nichtleitenden Material herzustellen und die Oberfläche teilweise zumindest als Elektrode (Anode bzw. Kathode) auszubilden. Für die Elektrolyse wird die vierte Kammer 4 wasserundurchlässig verschlossen. Die Trennwände 3,3b sind nun mit der Schließvorrichtung (4a, 10) und mit Hilfe des Schließers 11 derart verschlossen, daß die Öffnungen 12a, 12b durch die gegenüberliegende Trennwand verdeckt sind (Position 2). Die genaue Steuerung des Schließmechanismusses wird später genauer erläutert.

Die Kathode oder mehrere Kathoden 17 sind vorzugsweise aus Platin gefertigt, um die Reinigung der Elektroden zu vereinfachen. Die Elektroden 17,17a sind über geeignete Kontaktierungsmittel wie Schleifringe oder Kontakte mit einer entsprechenden Gleich- spannungsquelle verbunden.

Zur Reinigung der Elektroden 17 wird die Nebenkammer 21,21 a verschlossen und die Spannungsquelle umgepolt, so daß sich die Ablagerungen insbesondere von den Kathoden lösen können und in einem zweiten Auffangbehalter 18 aufgefangen werden können, wo sie entnehmbar sind.

Zur einfacheren Wartung oder Reinigung des Behälters 1 ist vorgesehen, das Netz 6 mit dem lonenaustauscherharz 7 entnehmbar auszubilden. Nach der Reinigung oder den Wartungs- arbeiten kann dann das Netz wieder eingelegt bzw. erneuert werden. Es erscheint vorteilhaft, das Netz mit dem lonenaustauscherharz 7 als komplette Einheit für die Verwendung in Reinigungsanlagen herzustellen.

Die an den Kathoden 17 unter anderem entstehenden H2-bzw. C12-Gase werden über die Nebenkammer 21,21 a abgeleitet und am höchsten Punkt der Anlage in dem Auffangbehälterl3 aufgefangen. Durch den sich ein stellenden Druck im Auffangbehälter 13 verschiebt sich das Reaktionsgleichgewicht gemäß der Reaktionsgleichung : H2 + C12 <---> 2 HCI nach dem Prinzip des kleinsten Zwanges (De Chatelier). Dieses entstehende HCI wird zur Regeneration des lonenaustauscherharzes 7 mitverwendet (6. Kammer 4).

Für die Elektroden in der Elektrolyse können auch andere Materialien verwendet werden. Zur Auswahl geeigneter Materialien für die Elektroden ist die physikalisch-chemische Gesetz- mäBigkeit der Spannungsreihe zu berücksichtigen. Platinelektroden haben jedoch den Vorteil, daB sie gegenüber anderen Materialien verschleißfrei, inert sind, und damit keine unerwünsch- ten materialspezifischen Reaktionen hervorrufen.

In den Kammern 5 und 6 wird das lonenaustauscherharz durch Zugabe von Salzsäure (alternativ NaCI) wiederaufgeladen. Zur Aufladung wird im wesentlichen die bei der Elektrolyse entstandenen Salzsäure aus dem Auffangbehälter 13 dem Harz wieder zugegeben.

Desweiteren kann Salzsäure mittels des Vorratsbehälters 14 dem Behälter 1 über ein Dosier- ventil 16 zugeführt werden, um das lonenaustauscherharz 7 aufzuladen. Das Dosierventil 16 wird für einen bestimmten Zufluß eingestellt.

Nach dem Aufladen des lonenaustauscherharzes 7 gelangt es in die Position der ersten Kammer 4, wo es erneut von dem Schmutzwasser durchströmt wird.

Um vorab des Reingungskreislaufes organische Bestandteile dem Schmutzwasser zu entziehen, ist vorgesehen, an die erste Kammer 4 zusätzliche Reinigungsmethoden, z. B. eine UV-Licht erzeugende Lampe anzuordnen. In alternativer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, in der ersten Phase die erste Kammer 4 mit einem lonenaustauscherharz für Kationen und die zweite Kammer 4 mit einem lonenaustauscherharz für Anionen zu füllen. Fakultativ kann anschlieBend eine leere dritte Kammer 4 vorgesehen sein, in der beispielsweise eine Elektrolyse durchführbar ist. Danach ist das Wasser gereinigt entnehmbar. Auch können zu jeder einzelnen Kammer 4 Zuläufe 5a oder Abläufe 5b vorgesehen werden, um den Reinigungsprozeß dem verwendeten Abwasser anzupassen.