DE112010000428T5 - Programmsteuergerät für den intermittierenden Filtrierbetrieb eines Membranbioreaktormoduls - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Programmsteuergerät für den intermittierenden Filtrierbetrieb eines Membranbioreaktormoduls. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein mechanisches Programmsteuergerät, das aus einer Wassereintrittsscheibe, einer Wasseraustrittsscheibe und einer Drehscheibe besteht. An der Wassereintrittsscheibe sind mehrere Wassereinlassstutzen angebracht, die jeweils mit einem Membranbioreaktionsmodul verbunden sind. An der Wasseraustrittsscheibe befindet sich ein gemeinsamer Wasserauslassstutzen, der über einen ringförmigen Hohlraum der Wasserauslassstutzen und einen Filterkanal der Drehscheibe in dynamischer Verbindung mit einigen Wassereinlassstutzen der Wassereintrittsscheibe steht. Zudem ist der gemeinsame Wasserauslassstutzen mit einem Absaugsystem des Membranbioreaktors verbunden. In der Drehscheibe sind Filterkanäle und Unterbrechungswände angeordnet. Die Drehscheibe wird durch einen Elektromotor drehangetrieben, wobei stets einer der Kanäle keinen Wassereinlauf erlaubt und die übrigen Kanäle durchlässig bleiben. Dies findet alternierend statt, so dass ein intermittierender Betrieb des Membranbioreaktionsmoduls erzielt wird.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuertechnik bei der Abwasserbehandlung mit Membranbioreaktoren, insbesondere auf ein Programmsteuergerät für den intermittierenden Filtrierbetrieb eines Membranbioreaktormoduls.
- Technischer Hintergrund
- Membranbioreaktoren wurden Ende des 20. Jahrhunderts entwickelt und stellen eines der leistungsfähigsten Abwasserregenerationsverfahren dar. Bei Membranbioreaktoren handelt es sich um eine Wasseraufbereitungsanlage, welche die Membrantrennungstechnik mit einem biologischen Reaktionsprozess kombiniert. Sie zeichnet sich durch geringen Raumbedarf, hohe Fest-Flüssig-Trennungsrate, hohe Belebtschlammkonzentration, große Abbauleistung, hohe Wassergüte, geringen Schlammanfall und unaufwändigen Betrieb aus.
- Membranbioreaktions-Bauelemente sind für intermittierenden Betrieb ausgelegt und werden in der Regel jeweils durch ein Elektro- oder Magnetventil gesteuert. Ein Membranbioreaktor besteht aus mehreren Membranbioreaktionsmodulen, die wiederum jeweils aus mehreren Membranbioreaktions-Bauelementen bestehen. So verfügt ein Membranbioreaktor über eine Vielzahl an Elektro- oder Magnetventilen. Fällt dabei eines dieser Elektro- oder Magnetventile aus, wird das Membranbioreaktormodul außer Betrieb gesetzt. Wegen der grollen Anzahl der Elektro- oder Magnetventile ist eine hohe Ausfallrate zu erwarten.
- Offenbarung der Erfindung
- Zum Überwinden der Nachteile im Stand der Technik schlägt die vorliegende Erfindung ein Programmsteuergerät für den intermittierenden Filtrierbetrieb eines Membranbioreaktormoduls vor, das aus einer Wassereintrittsscheibe, einer Wasseraustrittsscheibe und einer Drehscheibe besteht. An der Wassereintrittsscheibe sind mehrere Wassereinlassstutzen angebracht, die jeweils mit einem Membranbioreaktionsmodul verbunden sind. An der Wasseraustrittsscheibe befindet sieh ein Wasserauslassstutzen, der über einen ringförmigen Hohlraum des Wasserauslassstutzen und einen Filterkanal der Drehscheibe in dynamischer Verbindung mit einigen Wassereinlassstutzen der Wassereintrittsscheibe steht. Außerdem ist der Wasserauslassstutzen mit einem Absaugsystem des Membranbioreaktors verbunden. In der Drehscheibe sind Filterkanäle und Unterbrechungswände angeordnet. Die Drehscheibe wird durch einen Elektromotor drehangetrieben, wobei stets einer der Kanäle keinen Wassereinlauf erlaubt und die übrigen Kanäle durchlässig bleiben. Dies findet alternierend statt, so dass ein intermittierender Betrieb des Membranbioreaktionsmoduls erzielt wird.
- Bei einem Membranbioreaktor mit L Membranbioreaktionsmodulen (Wassereinlasskanälen), die jeweils mit einem Zeitdauerverhältnis m (= Ganzzahl) von Absaugbetrieb zu Stillstand und einer Stillstanddauer von d Minuten betrieben werden, ist erfindungsgemäß ein Programmsteuergerät für den intermittierenden Filtrierbetrieb eines Membranbioreaktormoduls vorgesehen, das aus einer Wassereintrittsscheibe, einer Wasseraustrittsscheibe und einer Drehscheibe besteht. Dabei ist die Wasseraustrittsscheibe auf einer Drehwelle der Drehscheibe aufgesetzt und gemeinsam mit dieser in einem Innenraum der Wassereintrittsscheibe angebracht. An der Wassereintrittsscheibe sind L Wassereinlassstutzen angebracht, wobei die am nächsten benachbarten Wassereinlassstutzen einen Mittelpunktswinkel vonund die übrigen benachbarten Wassereinlassstutzen jeweils einen Mittelpunktswinkel von einschließen. In der Drehscheibe befinden sich L bogenförmige Filterkanäle, zwischen denen jeweils eine Unterbrechungswand angeordnet ist. Somit sind insgesamt L Unterbrechungswände vorhanden. Dabei weist der bogenförmige Filterkanal eine Bogenlänge auf, die das m-fache der Länge der Unterbrechungswand beträgt. An der Wasseraustrittsscheibe ist ein Wasserauslassstutzen angebracht, der mit einem ringförmigen Hohlraum der Wasseraustrittsscheibe verbunden ist. Zur Abdichtung ist zwischen Drehscheibe und Wassereintrittsscheibe bzw. Wasseraustrittsscheibe jeweils ein Dichtring vorgesehen.
- Die Drehscheibe wird durch einen Elektromotor drehangetrieben, wobei eine Umdrehung L(m + 1)d Minuten dauert. Bei L, m und d handelt es sich um positive Ganzzahlen. Um physikalisch sinnvoll zu sein, muss der Mittelpunktswinkel einen Wert größer als 0 aufweisen.
- Während des Betriebs ist alternierend jeweils nur einer der Kanäle gesperrt und die übrigen Kanäle bleiben durchlässig. Die Einlassdurchflussrate eines einzelnen Kanals beträgt Q und daher die gesamte Auslassdurchflussrate Q(L – 1).
- Der Querschnitt der Wassereinlass- und Wasserauslassstutzen sowie die Breite der bogenförmigen Filterkanäle der Drehscheibe sind nach dem betriebsmäßigen Durchfluss zu wählen. Die Wassereinlassstutzen weisen jeweils einen Durchströmquerschnitt von ≥ Q(m3/s) ÷ 0,6 m/s auf, während der Wasserauslassstutzen einen Durchströmquerschnitt von ≥ [Q(m3/s) ÷ 0,6 m/s] × (L – 1) aufweist. Die bogenförmigen Filterkanäle der Drehscheibe weisen jeweils eine Breite auf, die dem Durchströmdurchmesser der Wassereinlassstutzen entspricht.
- Die vorliegende Erfindung ist vorteilhafterweise einfach aufgebaut und ersetzt die aus dem Stand der Technik bekannten mehreren Elektro- oder Magnetventile durch ein einziges elektromechanisches Gerät. Dadurch kann ein Membranbioreaktor mit geringerer Ausfallrate und besserer Zuverlässigkeit betrieben werden.
- Darstellung der Abbildungen
- Dabei zeigen
-
1 eine Draufsicht der vorliegenden Erfindung, -
2 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A in1 , -
3 eine Draufsicht einer Drehscheibe, -
4 eine Draufsicht einer Wasseraustrittsscheibe und -
5 eine Unteransicht der Wasseraustrittsscheibe. - In der Zeichnung ist ein Programmsteuergerät zur Steuerung von vier Membranbioreaktionsmodulen jeweils mit einem Wasserdurchsatz von 2 m3/h dargestellt. Dieses Programmsteuergerät besteht aus einer Wassereintrittsscheibe
1 , einer Wasseraustrittsscheibe3 und einer Drehscheibe2 , wobei die Wasseraustrittsscheibe3 auf einer Drehwelle9 der Drehscheibe2 aufgesetzt und gemeinsam mit dieser in einem Innenraum der Wassereintrittsscheibe1 angebracht ist. An der Wassereintrittsscheibe1 sind vier Wassereinlassstutzen4 angebracht, während sich in der Drehscheibe vier bogenförmige Filterkanäle7 befinden, zwischen denen jeweils eine Unterbrechungswand8 angeordnet ist. Somit sind insgesamt vier Unterbrechungswände vorhanden. Dabei weist der bogenförmige Filterkanal eine Bogenlänge auf, die das 4-fache der Länge der Unterbrechungswand beträgt. An der Wasseraustrittsscheibe3 ist ein Wasserauslassstutzen5 angebracht, der mit einem ringförmigen Hohlraum6 der Wasseraustrittsscheibe3 verbunden ist. Zur Abdichtung ist zwischen Drehscheibe1 und Wassereintrittsscheibe2 bzw. Wasseraustrittsscheibe3 jeweils ein Dichtring10 vorgesehen. - Jeweils nach einem 8 Minuten dauernden Absaugbetrieb kommt das Membranbioreaktormodul zum Stillstand, der 2 Minuten dauert. So gilt m = 8/2 = 4. Die Drehscheibe
2 wird von einem Elektromotor über die Drehwelle9 drehangetrieben, wobei eine Umdrehung L(m + 1)d = 4 × (4 + 1) × 2 = 40 Minuten. mit L = 4 und m = 4 dauert. Die am nächsten benachbarten Wassereinlassstutzen4 schließen einen Mittelpunktswinkel vonein, während die übrigen benachbarten Wassereinlassstutzen4 jeweils einen Mittelpunktswinkel von einschließen. Der Wasserauslassstutzen5 ist mit dem Absaugsystem des Membranbioreaktors verbunden. Beim Betrieb des Membranbioreaktors wird die Drehscheibe2 durch einen Elektromotor mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit drehangetrieben, wobei das gefilterte Wasser über die Wassereinlassstutzen4 , die bogenförmigen Filterkanäle7 und die ringförmigen Hohlräume6 der Wasseraustrittsscheibe3 durch den Wasserauslassstutzen5 ausströmt. Zu jeder Zeit ist einer der Kanäle gesperrt und die übrigen drei Kanäle bleiben mit einer Auslassdurchflussrate von 3 × 2 m3/h = 6 m3/h durchlässig. - Die Wassereinlassstutzen
4 weisen jeweils einen Durchströmquerschnitt von ≥ 2 m3/s ÷ 3600 s/h ÷ 0,6 m/s ≥ 0,0009 m2 und einen Durchströmdurchmesser von 35 mm auf, während der Wasserauslassstutzen5 einen Durchströmquerschnitt von ≥ (2 m3/s ÷ 3600 s/h ÷ 0,6 m/s) × (4 – 1) ≥ 0,0027 m2 und einen Durchströmdurchmesser von 60 mm aufweist. Die bogenförmigen Filterkanäle7 weisen jeweils eine Breite auf, die dem Durchströmdurchmesser der Wassereinlassstutzen von 35 mm entspricht. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wassereintrittsscheibe
- 2
- Drehscheibe
- 3
- Wasseraustrittsscheibe
- 4
- Wassereinlassstutzen
- 5
- Wasserauslassstutzen
- 6
- Ringförmiger Hohlraum
- 7
- Bogenförmiger Filterkanal
- 8
- Unterbrechungswand
- 9
- Drehwelle
- 10
- Dichtring
Claims (2)
- Programmsteuergerät für den intermittierenden Filtrierbetrieb eines Membranbioreaktormoduls, bestehend aus einer Wassereintrittsscheibe, einer Wasseraustrittsscheibe und einer Drehscheibe, bei dem – die Wasseraustrittsscheibe auf einer Drehwelle der Drehscheibe aufgesetzt und gemeinsam mit dieser in einem Innenraum der Wassereintrittsscheibe angebracht ist, – an der Wassereintrittsscheibe L Wassereinlassstutzen angebracht sind, wobei die am nächsten benachbarten Wassereinlassstutzen einen Mittelpunktswinkel von und die übrigen benachbarten Wassereinlassstutzen jeweils einen Mittelpunktswinkel voneinschließen, – sich in der Drehscheibe L bogenförmige Filterkanäle befinden, zwischen denen jeweils eine Unterbrechungswand angeordnet ist, so dass insgesamt L Unterbrechungswände vorhanden sind, – der bogenförmige Filterkanal eine Bogenlänge aufweist, die das m-fache der Länge der Unterbrechungswand beträgt, – an der Wasseraustrittsscheibe ein Wasserauslassstutzen angebracht ist, der mit einem ringförmigen Hohlraum der Wasseraustrittsscheibe verbunden ist.
- Programmsteuergerät für den intermittierenden Filtrierbetrieb eines Membranbioreaktormoduls gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Dichtring jeweils zwischen Drehscheibe und Wassereintrittsscheibe bzw. Wasseraustrittsscheibe.
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