DE19625428A1 - Hybrides Filtrationssystem - Google Patents
Hybrides FiltrationssystemInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein hybrides Filtrationssystem
für Fest-Flüssig-Trennungen, mit rohrförmigen Filtrationsmodu
len, welche in Feedbehälter eintauchbar sind.
Als Stand der Technik sind bereits die sog. Deadend-Oberflä
chenfiltration, die Querstromfiltration sowie die Umkehrosmose
bekannt.
Die Deadend-Oberflächenfiltration bietet Vorteile, insbesonde
re durch die Möglichkeit der Anschwemmung filterwirksamer
Hilfsmittel, einschließlich adsorbierenden Materials und durch
hohe Retentatdichte. Nachteilig ist ihre Begrenzung in der
Filterfeinheit, die eine Trennung im Sub-µ-Bereich nicht zu
läßt, sowie der Verbrauch an Filterhilfsmitteln.
Die Querstromfiltration läßt zwar Filtrationen bis in den
Nanometerbereich zu und kann wegen ihrer großen Porosität zu
hohen Leistungen führen. Dem stehen als Nachteile aber hoher
Energieverbrauch durch die Bewegung großer Feedmengen im Quer
strom und erforderlichenfalls deren Kühlung entgegen, sowie
eine geringe Retentatdichte. Der Flüssiganteil im Retentat
liegt bei 60 bis 70%. Darüber hinaus sind die Rückspül- und
Reinigungsmöglichkeiten im laufenden Betrieb begrenzt.
Beiden vorgenannten Systemen ist der Nachteil gemeinsam, daß
sie nicht den gesamten Filtrationsbereich von der Nanofiltra
tion bis zur Mikrofiltration im zweistelligen µ-Bereich ab
decken können und außerdem gegen bestimmte Inhaltstoffe im
Feed empfindlich sind: Die Querstromfiltration ist beispiels
weise sensibel gegen abrasive Stoffe, die Deadend-Filtration
ist sensibel gegen Stoffe hoher Viskosität. Darüber hinaus
können beide Systeme nicht in der Umkehrosmose eingesetzt
werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dementsprechend, ein
hybrides Filtrationssystem der eingangs genannten Art zu
schaffen, welches wahlweise und im laufenden Betrieb als Dead
end-, Querstrom- und Umkehrosmoseverfahren arbeiten kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils
im Inneren der Filtrationsmodule ein Vakuum aufbaubar ist und
daß die Feedbehälter mit Druck beaufschlagbar sind.
Das hybride Filtrationssystem besteht im wesentlichen aus
mehreren Feedbehältern, in welche rohrförmige Filtrationsmodu
le der verschiedensten Art, z. B. Filterkerzen für die Deadend-
Filtration, poröse Polymer- oder Keramikfilter für die Nano-,
Ultra- oder Mikrofiltration oder Trennelemente für die Umkehr
osmose eingetaucht werden können. Allen rohrförmigen Filter
modulen ist gemeinsam, daß in ihrem Inneren erforderlichen
falls ein Vakuum aufgebaut wird. Allen Feedbehältern ist ge
meinsam, daß sie mit Druck beaufschlagt werden können. Einge
setzt werden beispielsweise Vakuum- oder Druckpumpen bzw.
Kompressoren.
In Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, daß
alle oder ausgewählte Filtrationsmodule um ihre Längsachse
gedreht werden können. Die Umdrehungsgeschwindigkeit ist eben
so regelbar wie das in den Filtrationsmodulen ausgeübte Vakuum
oder der in den Behältern ausgeübte Druck.
Weiterhin können erfindungsgemäß einer oder mehrere der Feed
behälter mit Anschwemmaterial beschickt werden, mit dem einer
oder mehrere der rohrförmigen Filtrationsmodule zu belegen
sind.
Das erfindungsgemäße hybride Filtrationssystem bietet die
Möglichkeit, auch komplex zusammengesetzte Suspensionen, wie
sie z. B. in der Abwassertechnologie üblich sind, mit mehreren
Schritten im gleichen System zu reinigen und das Permeat in
den Kreislauf zu führen.
Als erster Schritt wird im allgemeinen die Entfernung grober,
abrasiver Stoffe vorgenommen werden. Hierzu taucht das für die
Deadend-Filtration vorgesehene und mit Vakuum beaufschlagbare
rohrförmige Filtrationsmodul in einen Anschwemmbehälter, saugt
das Anschwemmaterial (z. B. Kieselgur, Cellulose, aber auch
Adsorbentien) an und saugt die Restflüssigkeit des Anschwemmaterials
nach dem Abheben aus dem Anschwemmbehälter ab.
Die Deckschicht haftet an der Membran. Aufrechterhalten wird
die Haftung durch Beibehaltung des Vakuums. Als Flüssigkeit im
Anschwemmbehälter kann Wasser verwendet werden; es besteht
jedoch auch die Möglichkeit der Anwendung aus dem zu filtern
den Feed gewonnenen Permeats. Letzteres ist erforderlich, wenn
z. B. ölige oder andere, mit Wasser schwer mischbare Substan
zen zu filtern sind.
Als zweiter Schritt taucht das mit Anschwemmaterial belegte
Filtrationsmodul anschließend in den Feedbehälter. Es saugt -
unter Aufrechterhaltung des Vakuums - durch Deckschicht und
Filter hindurch - das Permeat aus der Ursprungssuspension ab.
Sobald die Filtrationsleistung nachläßt, wird das Filtrations
modul aus dem Feedbehälter herausgehoben und restliche Perme
atmengen werden unter Aufrechterhaltung des Vakuums abgesaugt.
Es entsteht ein weitgehend abgetrocknetes Retentat, welches
durch den Unterdruck im Filtrationsmodul an diesem haften
bleibt.
Das Filtrationsmodul wird anschließend in einen Retentatbehäl
ter mit Abstreifvorrichtung geschwenkt. Nach dem Eintauchen in
diesen Behälter wird der Unterdruck durch Normaldruck abgelöst
oder durch einen Überdruck, z. B. Druckluft, ersetzt. Im oberen
Teil des Retentatbehälters befindet sich ein pneumatisch oder
hydraulisch betätigter Abstreifer, welcher das Retentat vom
Filtermodul, welches beispielsweise aus gewickelten Edelstahl
drähten bestehen kann, abstreift.
Das so gewonnene Permeat enthält zwar im allgemeinen keine
sichtbaren Partikel mehr, wird jedoch noch Stoffe enthalten,
welche durch Anschwemmfiltration nicht zurückgehalten werden
konnten, wie z. B. Farbpigmente, gelöste Farbstoffe, Emulsio
nen, Proteine, Salze usw.
Zur Entfernung eines weiteren Teils dieser vorgenannten Stoffe
wird ein weiteres rohrförmiges Filtrationsmodul eingesetzt,
das aus einer porösen Ultra- oder Nanofiltrationsmembran aus
Keramik oder Polymer besteht. Dieses Modul taucht in den Be
hälter ein, der mit Permeat aus der Anschwemmfiltration ver
sorgt wird. Das rohrförmige Filtrationsmodul ist gleichfalls
mit Vakuum beaufschlagt, wird nach dem Eintauchen in das Feed
jedoch in rotierende Bewegung versetzt, während das Feed
gleichzeitig mit Überdruck beaufschlagt werden kann.
Durch die rotierende Bewegung erfolgt eine Querstromfiltra
tion, bei welcher das Feed durch Vakuum und - falls erforder
lich - durch Überdruck an die Membran herangeführt wird, wobei
die sich bildende Deckschicht durch die rotierende Bewegung
jedoch fortlaufend abbaubar ist.
Bei Bedarf kann das im Filtrationsmodul gebildete Vakuum zum
Zweck der Rückspülung in Überdruck verwandelt werden. Die
rotierende Bewegung wird während des Rückspülvorgangs beibe
halten, um das austretende Rückspülmaterial besser abführen zu
können.
Auch bei diesem Verfahrens schritt wird frisches Feed kontinu
ierlich in den Feedbehälter nachgeführt.
Sobald die Filtrationsleistung nachläßt, erfolgt das Umsetzen
des rohrförmigen Filtrationsmoduls bei Bedarf in einen Reini
gungs- oder Spülbehälter, wo es unter Ausübung von Druck und/
oder Unterdruck regeneriert werden kann.
Da das Retentat aus der Nano- oder Ultrafiltration noch einen
Flüssiganteil von 60 bis 70% hat, wird es in den Feedbehälter
der Anschwemmfiltration zurückgeführt und hier nochmals nach
dem erstbeschriebenen Verfahren nachgefiltert. Im allgemeinen
ist das Retentat aus der Ultra- und Nanofiltration so beschaf
fen, daß es mit einer entsprechenden Deckschicht erfolgreich
nachgereinigt werden kann. Erforderlichenfalls wird das Reten
tat chemisch (durch Flockungs- oder Fällungsmittel) so aufbe
reitet, daß es sich für eine Nachfiltration im Anschwemmver
fahren eignet.
Das Permeat aus der Nano- und Ultrafiltration enthält noch
gelöste Stoffe, welche auch mit den vorgenannten Verfahrens
schritten nicht entfernt werden können (insbesondere Salze und
gelöste Farbstoffe). Zur Ermöglichung einer Kreislaufführung
sind auch diese Stoffe zu entfernen. Hier bietet sich die
Umkehrosmose an, welche im Prinzip nach den vorgenannten Ver
fahren arbeitet: Das Permeat aus der Nano- oder Ultrafiltra
tion wird dazu in einen Feedbehälter geführt, welcher mit
hohem Druck beaufschlagbar ist. Das Umkehrosmose-Filtrations
modul, taucht in den Feedbehälter ein und führt - abermals
unter rotierender Bewegung - die Umkehrosmose durch.
Auch im vorgenannten Fall kann das Umkehrosmose-Modul zur
Zwischenreinigung bei Bedarf in einen Behälter mit Reinigungs
lösung umgeschwenkt und hier unter rotierender Bewegung gesäu
bert werden. Das Retentat aus der Umkehrosmose könnte allen
falls durch Destillation aufbereitet werden.
In allen beschriebenen Verfahren erfolgt das Nachführen des
Feeds (teilweise aus vorausgegangenen Trennprozessen) kontinu
ierlich in die jeweiligen Feedbehälter. Welche der drei vor
genannten Verfahrensschritte ausgewählt werden, kann durch
Sensoren bestimmt werden, welche z. B. Trübung, Viskosität,
Leitfähigkeit, pH usw. erfassen können. Nach den ermittelten
Parametern werden Filtrationsmodus und Filtrationsdauer, sowie
auch Zusammensetzung und Stärke der Anschwemmschicht bestimmt.
Zweck der Modulrotation ist nicht allein die Bildung eines
Querstromes, sondern auch das Reduzieren störender Ablagerun
gen auf den Membranen durch das Fernhalten größerer Partikel
von diesen Membranen durch Zentrifugalkräfte. Ferner erfolgt
eine Reduzierung störender elektrischer Ladungen, wie sie
durch die Bewegung großer, mit Feststoffen beladener Flüssig
keitsmengen an den Membranen entstehen können. Schließlich
werden Transport und Kühlung großer Feedmengen, wie sie bei
der herkömmlichen Querstromfiltration erforderlich sind,
vermieden. Der Energieeintrag verringert sich nennenswert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hybriden Filtra
tionssystems,
Fig. 2 eine schematische Ablaufskizze der Möglichkeiten des
erfindungsgemäßen hybriden Filtrationssystems.
Nach Fig. 1 wird in eine Stabilisatorstation 1 Stabilisatorma
terial 2 eingeleitet. Die Stabilisatorversorgung bei der An
schwemm-Deadend-Filtration wird durch dieses Stabilisatorma
terial 2 sichergestellt. Eine Stabilisator-Suspension 3, wel
che aus Filterhilfsmitteln, wie beispielsweise Kieselgur oder
Cellulose bestehen kann (erforderlichenfalls ergänzt um Adsor
bentien oder Zeolithe)′ wird an ein Deadend-Anschwemm-Filtra
tionsmodul 4 angeschwemmt, indem das Filtrationsmodul 4 in die
Stabilisatorsuspension 3 eintaucht. Zugleich wird durch eine
Vakuum-Pumpe 5 im Inneren des Filtrationsmoduls 4 ein Unter
druck aufgebaut, mit dem die Stabilisator-Suspension 3 ange
saugt und am Filtrationsmodul 4 gehalten wird.
Anschließend taucht das Filtrationsmodul 4 unter Beibehaltung
des Unterdrucks in eine das zu filternde Feed 6 enthaltende
Filterstation 7 ein. Die Filtration erfolgt durch die auf den
Filtrationsmodul 4 gebildete Anschwemmschicht hindurch. Das
Feed 6 wird hierbei kontinuierlich über einen Feedzulauf 8 in
die Filterstation 7 nachgeführt.
Das im Filtrationsmodul 4 gewonnene Permeat wird kontinuier
lich in eine Permeatentnahme 9 abgesaugt.
Sobald der mit einem Durchflußmesser überwachte Permeatstrom
einen bestimmten Grenzwert erreicht hat, wird das Filtrations
modul 4 aus der Filterstation 7 unter Beibehaltung des Vakuums
herausgehoben. Das auf dem Filtrationsmodul 4 befindliche
Deckschichtmaterial wird durch den angesaugten Luftstrom ge
trocknet; das Filtrationsmodul 4 wird in eine Retentat-Ab
streifstation mit Retentataufnahme 10 geführt. Hier schließt
sich mindestens ein z. B. pneumatisch betätigter Retentat-Ab
streifer 11 um das Filtrationsmodul 4, welches anschließend
aus der Abstreifstation mit Retentataufnahme 10 herausgehoben
wird. Das Retentat 12 fällt in die Retentataufnahme 10.
In Fällen, in denen sich in den Poren oder Spalten des Fil
trationsmoduls 4 noch Retentatreste befinden, wird dieses
Rest-Retentat durch Vakuum entfernt oder in eine zweite Reten
tataufnahme 10′ ausgeblasen.
Die vorgenannte Deadend-Filtration läßt Trenngrenzen bis in
den einstelligen µm-Bereich zu. Wo Trenngrenzen im Ultrafil
trations- oder Nanometerbereich gefordert werden, dient die
Deadend-Filtration nur als Vorfiltrationsstufe zur Entfernung
von Stoffen, welche bei den nachfolgenden Filtrationsstufen
stören oder diese unmöglich machen würden.
In diesem Fall wird das aus dem Deadend-Filtrationsmodul 4
gewonnene Permeat von der Permeataufnahme 9 mit Druckluft über
einen Permeatausgang 14 und einen Feedeingang 15 in eine Fil
terstation 16 geleitet. Ein rohrförmiges Ultra- oder Nano-
Filtrationsmodul 18, in dessen Innerem durch die Vakuumpumpe 5
gleichfalls ein Unterdruck aufgebaut wird, taucht in das Feed
17 der Filterstation 16 ein und wird hier in rotierende Bewe
gung versetzt.
Die Rotationsgeschwindigkeit richtet sich nach der Zusammen
setzung, der Konsistenz und den Eigenschaften des Feed sowie
nach den verwendeten Ultra- und Nanofiltrationsmembranen am
Filtrationsmodul 18.
Die Optimierungsparameter werden im Vorfeld berechnet oder im
laufenden Betrieb durch Sensoren bestimmt. Maßgeblich können
Trübung, Viskosität, Temperatur, pH, CSB, Abrasivität und
andere Parameter sein.
Erforderlichenfalls besteht auch die Möglichkeit, mehrere
Ultra- oder Nano-Filtrationsmodule 18 mit unterschiedlichen
Eigenschaften einzusetzen.
Auch bei der Ultra- oder Nanofiltration erfolgt die Überwa
chung des Permeatflusses in einer in Fig. 2 schematisch darge
stellten Permeatentnahme. Unterschreitet der Fluß einen vor
wählbaren Grenzwert, so wird das Filtrationsmodul 18 ausge
wechselt oder es wird mit einer Reinigungslösung unter fort
gesetzter Rotationsbewegung unter Verwendung von Rückspülluft
13 in einer Reinigungsstation 19 so gesäubert, daß eine Wie
derverwendung möglich ist.
Da der Flüssiganteil im Retentat der Ultra- oder Nano-Filtra
tion mit 60 bis 70% sehr hoch ist, kann es erforderlich sein,
das in der Filterstation 16 gebildete Retentat in die Filter
station 7 zurückzuführen. Das Retentat wird damit abermals mit
dem Deadend-Filtrationsmodul 4 nach vorheriger Belegung mit
Stabilisatorsuspension 3 in der Stabilisatorstation 1 behan
delt. Zur besseren Filtrierbarkeit wird das Retentat aus der
Filterstation 16 vor der Überführung in die Filterstation 7
erforderlichenfalls chemisch so behandelt, daß Flockungen oder
Fällungen erfolgen, welche den Trennvorgang erleichtern.
Das Permeat aus der Filterstation 7, welches in die Permeat
entnahme 9 überführt wurde, kann nunmehr abermals zur Ultra-
oder Nano-Filtration in die Filterstation 16 zurückgeführt
werden.
Es ist festzustellen, daß gelöste Stoffe auch in der Ultra-
und Nano-Filtration nicht vollständig entfernt werden. Bei
spielsweise können Salze, gelöste Farbstoffe und Metalle,
Calcium und andere Ionen nicht zurückgehalten werden.
Für diesen Fall bietet sich die Umkehrosmose an: Das erfin
dungsgemäße hybride Filtrationssystem enthält ein Umkehrosmo
se-Modul 20, welches gleichfalls in rotierende Bewegung ver
setzt werden kann.
Das Filtrationsmodul 20 taucht in eine zu behandelnde Lösung
in einer Umkehrosmose-Station 21 ein. Die zu behandelnde Lö
sung kann - nach vorausgegangener Ultra- oder Nano-Filtration
- aus der Permeatentnahme 9 stammen, jedoch auch aus einer
weiteren Feedquelle 23.
Das Feed für die Umkehrosmose-Station 21 muß unter dem für die
Umkehrosmose erforderlichen Druck kontinuierlich, z. B. mit
einer Pumpe nachgeführt werden. Das Umkehrosmose-Filtrations
modul 20 rotiert im Feed 24 in der Umkehrosmose-Station 21.
Das entstehende Konzentrat wird im allgemeinen entsorgt oder
nach Möglichkeit weiterverwendet, während das Permeat nach
Fig. 2 in eine Permeatentnahme 26 abgesaugt wird.
Der Druck auf das Feed in der Umkehrosmose-Station 21 und die
Rotationsgeschwindigkeit des Umkehrosmose-Filtrationsmoduls 20
hängen abermals von im wesentlichen vorgenannten Feedparame
tern ab, beispielsweise Dichte der Lösung, Art der Inhaltstof
fe, Temperatur, pH usw.
Auch das Umkehrosmose-Filtrationsmodul 20 kann in die Reini
gungsstation 19 überführt und an dieser Stelle mit Reinigungs
lösungen unter Ausübung von Druck oder Unterdruck gesäubert
werden.
Fig. 2 zeigt eine Ablaufskizze des erfindungsgemäßen hybriden
Filtrationssystems: Es findet eine Stabilisatorstation 1 An
wendung, welche mit einer Filterstation 7 verbunden ist, in
die ein Feedzulauf 8 führt. Nachgeschaltet sind die Retentat
aufnahmestation 10 sowie möglicherweise eine zweite Retentat
station 10′. Von hier kann eine Rückführung in die Filtersta
tion 7 erfolgen.
Diese Filterstation 7 ist mit der Permeataufnahme 9 verbunden,
welche ihrerseits zu einer weiteren Filterstation 16 führt.
Wie nach Fig. 1 beschrieben, kann diese Filterstation 16 mit
der Filterstation 7 mit dem entsprechenden Filtrationsmodul
wirkungsmäßig verknüpft werden.
Der Filterstation 16 sind nachgeschaltet eine Reinigungssta
tion 19 bzw. eine Permeatentnahme 25, welche ihrerseits mit
einer Umkehrosmose-Station 21 in Verbindung steht, in die das
Filtrationsmodul 20 nach Fig. 1 eintauchen kann. Das Filtra
tionsmodul 20 kann beispielsweise mit einer Reinigungslösung
unter fortgesetzter Rotationsbewegung in der Reinigungsstation
19 so gesäubert werden, daß eine Wiederverwendung möglich ist.
Während das entstehende Konzentrat, wie beschrieben entweder
entsorgt oder weiterverwendet wird, erfolgt in der Permeatent
nahme 26 eine Absaugung des Permeats.
Aus vorgenanntem Ablaufschema ist ersichtlich, daß erfindungs
gemäß ein hybrides Filtrationssystem geschaffen wird, welches
wahlweise und im laufenden Betrieb als Deadend-, Querstrom-
und Umkehrosmose-Verfahren arbeiten kann.
Claims (12)
1. Hybrides Filtrationssystem für Fest-Flüssig-Trennung, mit
rohrförmigen Filtrationsmodulen, welche in Feedbehälter
eintauchbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils im Inneren der Filtrationsmodule (4; 18; 20)
ein Vakuum aufbaubar ist und
daß die Feedbehälter (7; 16; 21) mit Druck beaufschlagbar
sind.
2. Filtrationssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die rohrförmigen Filtrationsmodule aus filterwirksamem
Material (Metall-, Keramik- oder Polymer-Membranen) beste
hen und mit Vakuum beaufschlagbar sind, durch welches eine
künstliche Deckschicht aufbaubar und eine Deadend-Filtra
tion durchführbar ist.
3. Filtrationssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die rohrförmigen, mit Vakuum beaufschlagbaren Filtra
tionsmodulen im Feedbehälter unter Aufrechterhaltung des
Vakuums um ihre Längsachse rotierbar sind und eine Quer
strom-Filtration durchführbar ist.
4. Filtrationssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Unterstützung der durch das Vakuum ausgeübten
Kräfte ein Druck auf das eine Rohrmembran des Filtrations
moduls umgebende Medium (Anschwemmaterial oder Feed) aus
übbar ist.
5. Filtrationssystem nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß im gleichen Filtrationssystem sowohl rotierende als
stationäre rohrförmige Filtrationsmodule einsetzbar sind,
welche in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Feed
stromes im Deadend- oder Querstrom-Verfahren arbeiten.
6. Filtrationssystem nach den Ansprüchen 1 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die rohrförmigen Körper der Filtrationsmodule für die
Mikro-, Ultra- und Nanofiltration und für die Umkehrosmose
einsetzbar sind durch Anpassung des Filter-Membranmateri
als (Edelstahlstrukturen, Keramiken oder Polymere), der
Verfahrensabläufe (Deadend- oder Querstromfiltration) und
der Verfahrensparameter (Druck, Unterdruck, Rotations- und
damit Querstromgeschwindigkeit, Auswahl des Deckschicht
materials).
7. Filtrationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Permeat aus der Deadend-Filtrationsstufe in die
Ultra- oder Nano-Filtrationsstufe überleitbar und hier
verarbeitbar ist und daß das Permeat aus der Ultra- oder
Nano-Filtrationsstufe in die Umkehrosmose leitbar ist.
8. Filtrationssystem nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die verschiedenen Filtrationsstufen parallel betreib
bar sind.
9. Filtrationssystem nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Retentat aus der Ultra- oder Nano-Filtrationsstufe
erforderlichenfalls unter Hinzufügung von Flockungs- oder
Fällungsmitteln als Feed in die Deadend-Filtration zurück
leitbar ist und hier unter Verwendung von Deckschichtmate
rial filtrierbar und anschließend abermals den nachfolgen
den Filtrationsstufen zuführbar ist.
10. Filtrationssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusammensetzung und Kondition des jeweiligen Feed
(Trübung, Viskosität, pH, Temperatur, Salzgehalt usw.)
durch Sensoren erfaßbar und die Filtrations-Verfahren und
-Parameter durch eine Signalverarbeitung steuer- oder
regelbar sind.
11. Filtrationssystem nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das hybride Filtrationssystem als Mobilanlage aufge
baut ist.
12. Filtrationssystem nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die rohrförmigen Filtermodule nach Beendigung der
Deadend-Filtration aus dem Feed heraushebbar und die Rest
flüssigkeit aus dem an dem Filtermodul haftenden Retentat
so lange absaugbar sind, bis durch den Absaugvorgang
selbst und die nachströmende Luft das auf der Membran
befindliche Retentat so weit abgetrocknet ist, daß es ohne
weiteres Zutun vom Filtermodul abfällt, von diesem ab
streifbar oder durch Luft-Rückspulung ablösbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19625428A DE19625428C2 (de) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | Verfahren und Vorrichtung zur Fest-Flüssig-Trennung |
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Publications (2)
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DE19625428A1 true DE19625428A1 (de) | 1998-01-02 |
DE19625428C2 DE19625428C2 (de) | 1998-09-17 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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---|---|
DE (1) | DE19625428C2 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19833381A1 (de) * | 1998-07-24 | 2000-01-27 | Mann & Hummel Filter | Filtersystem mit Rückspüleinrichtung |
WO2002000324A1 (en) | 2000-06-29 | 2002-01-03 | Biocontractors A/S | Assembly for withdrawing and filtering partial volumes of process fluid |
ES2171346A1 (es) * | 2000-03-30 | 2002-09-01 | Orti Javier Porcar | Aplicacion para la aplicacion de vacio en el proceso de desalinizacionde aguas por osmosis inversa. |
CN114471171A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-05-13 | 湖南时远新材料科技有限公司 | 一种具有干燥功能的超滤膜用清洗装置 |
DE102022115962A1 (de) | 2022-06-27 | 2023-12-28 | TEC Austria GmbH | Verfahren und Anlage zur Aufarbeitung von Wasser |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE623591C (de) * | ||||
EP0335648A2 (de) * | 1988-03-31 | 1989-10-04 | Koch Membrane Systems, Inc | Verfahren zum Betreiben von Membrantrenneinrichtungen |
-
1996
- 1996-06-25 DE DE19625428A patent/DE19625428C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE623591C (de) * | ||||
EP0335648A2 (de) * | 1988-03-31 | 1989-10-04 | Koch Membrane Systems, Inc | Verfahren zum Betreiben von Membrantrenneinrichtungen |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19833381A1 (de) * | 1998-07-24 | 2000-01-27 | Mann & Hummel Filter | Filtersystem mit Rückspüleinrichtung |
ES2171346A1 (es) * | 2000-03-30 | 2002-09-01 | Orti Javier Porcar | Aplicacion para la aplicacion de vacio en el proceso de desalinizacionde aguas por osmosis inversa. |
WO2002000324A1 (en) | 2000-06-29 | 2002-01-03 | Biocontractors A/S | Assembly for withdrawing and filtering partial volumes of process fluid |
CN114471171A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-05-13 | 湖南时远新材料科技有限公司 | 一种具有干燥功能的超滤膜用清洗装置 |
CN114471171B (zh) * | 2022-02-18 | 2024-01-12 | 湖南时远新材料科技有限公司 | 一种具有干燥功能的超滤膜用清洗装置 |
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DE19625428C2 (de) | 1998-09-17 |
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