DE29507367U1

DE29507367U1 - Anlage zum Aufbereiten von in der Milchindustrie anfallendem Brüdenkondensat

Info

Publication number: DE29507367U1
Application number: DE29507367U
Authority: DE
Original assignee: MEMBRAIN GmbH
Current assignee: MEMBRAIN GmbH
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2005-05-10

Description

MemBrain GmbH
D-40239 Düsseldorf

Anlage zum Aufbereiten von in der Milchindustrie anfallendem Brüdenkondensat

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Aufbereiten von in der Milchindustrie anfallendem Brüdenkondensat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die beim Herstellen von Milchkonzentrat, Molkenkonzentrat, Trockenmilchprodukten oder dgl. anfallenden Brüdenkondensate werden wegen ihrer organischen Verunreinigungen meist in das Abwasserkanalsystem eingeleitet und führen dort zu einer mengenmäßig hohen Belastung. Dies ist nicht ökonomisch.

Es ist auch bereits bekannt, die Abwärme des Brüdenkondensates zu nutzen oder das Brüdenkondensat zum Waschen von Anlagen oder Fahrzeugen der Milchindustrie einzusetzen. In jedem Fall bleibt die Menge des Brüdenkondensates erhalten und das Brüdenkondensat ist nur für bestimmte Anwendungsfälle geeignet, bei denen es auf die Reinheit des Mediums nicht oder nicht spezifisch ankommt.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, den genannten Anfall an Brüdenkondensat rationell auch für solche Fälle verwenden zu können, bei denen eine hohe Reinheit dieses flüssigen Mediums gefordert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Durch Einsatz dieser erfindungsgemäßen Anlage kann das Brüdenkondensat mit geringem Aufwand soweit gereinigt werden, daß es als Ersatz für Frischwasser mit nahezu Trinkwasserqualität eingesetzt werden kann. Das erhaltene Retentat kann dem Abwasser zugeleitet werden, weil es die Abwasseranlage mengenmäßig wenig, nämlich nur noch mit etwa 10% bis 20 % des gesamten ursprünglichen Brüdenkondensates belastet. Der Verwendung des erhaltenen Frischwasserersatzes sind praktisch keine Grenzen gesetzt. Es kann selbst wieder in der Milchindustrie bei vielen Prozessen eingesetzt werden und das Frischwasser ganz oder zum größten Teil ersetzen. Somit kann der Verbrauch an Frischwasser zumindest deutlich gesenkt werden, was sich in einer erheblichen - Kostensenkung auswirkt und außerdem eine spürbare ökologische Entlastung des natürlichen Wasserhaushalts bewirkt.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer

erfindungsgemäßen Anlage, Fig. 2 ein für die Ultra- bzw. Mikrofiltration

geignetes Filter und

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt des Filters gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Kondensator bezeichnet, dem der in dem Zulauf 2 geführte Brüden 3, beispielsweise einer nicht dargestellten Milch-Eindampfungs- oder -Trockenanlage, zugeführt wird. Über die Abflußleitung 4 wird das Brüdenkondensat 5 mittels einer Förderpumpe 6 der Zuleitung 7 einer ersten als Filteranlage ausgebildeten Einrichtung 8 mit wenigstens einem Filterkörper 9 mit einem Druck von etwa 3 bar bis etwa 8 bar, insbesondere etwa 5 bar, zugeführt. In dieser Einrichtung erfolgt eine Ultra- oder Mikrofiltration des Brüdenkondensates 5. Der Filterkörper 9 besteht aus anorganischem Material und besitzt eine Porengröße

von maximal etwa 2 &mgr;&idiagr;&eegr;, insbesondere von etwa 0,05 &mgr;&igr;&agr;. Die Mengenverhältnisse an dieser Einrichtung 8 werden bevorzugt so eingestellt, daß etwa 5% bis 20%, insbesondere etwa 10%, als UF-Retentat 11 und entsprechend etwa 80% bis 95%, insbesondere etwa 90%, als UF-Permeat 12 anfällt. Durch die Ultrafiltration werden Mirkoorganismen und Resteiweiß abgetrennt und mit dem UF-Retentat 11 ausgetragen.

Die Filteranlage 8 kann so geschaltet sein, daß der Filterkörper 9 mit Frischwasser oder mit dem aus der Filteranlage 8 erhaltenen UF-Permeat 12 oder Frischwasserersatz rückspülbar ist.

Das aus dem Filterkörper 9 über eine erste Abflußleitung 10 abfließende UF-Retentat 11 gelangt ins Abwasser. Das erhaltene UF-Permeat 12 enthält noch kleine organische Moleküle, wie beispielsweise Peptide, Lactose, NPN-Verbindungen, organische Säuren, oder dgl., die anschließend durch Umkehrosmose entfernt werden. Hierzu wird das UF-Permeat 12 über eine weitere Abflußleitung 13, eine Förderpumpe 14 und eine Zuleitung 15 einer zweiten, als Umkehrosmoseanlage mit einer semipermeabler! Membran 16 ausgebildeten Einrichtung 17 mit einem Druck von etwa 15 bar bis etwa 30 bar, insbesondere von etwa 25 bar, zugeleitet. Das erhaltene RO-Retentat 18 wird über eine Abflußleitung 19 dem Abwasser zugeleitet oder kann für unkritische Einsatzzwecke weiterverwendet werden. Das hochreine RO-Permeat 20 kann an der Abflußleitung 22 sofort als vollwertiger, nicht stabilisierter Frischwasserersatz 23 verwendet werden. Das RO-Permeat 20 hat gemäß einer amtlichen Untersuchung sogar Trinkwasserqualität.

Um das hochreine RO-Permeat 20 vor dem Verbrauch für längere Zeit speichern zu können, wird diesem vorteilhaft eine geeignete Menge eines nicht gesundheitsschädlichen, bakteriostatisch, bactericid oder desinfizierend wirkenden Mittels mit Depotwirkung zugesetzt. Beispielsweise geschieht dies durch Zufuhr von Chlordioxid. Zu diesem Zweck wird das RO-Permeat 20 über die

Abflußleitung 21 einer Zuleitung 35 einer dritten Einrichtung 24 mit einem Reaktor 31 zugeführt/ der von einer Pumpe 26 mit RO-Permeat 20 über eine Bypaßleitung 25 gespeist wird. Des weiteren speist eine Dosierpumpe 29 eine Säure 27 und eine Dosierpumpe 30 eine Lauge 28 in den Reaktor 31. In diesem Reaktor 31 entsteht Chlordioxid, das mit dem RO-Permeat 20 im Bypaßstrom 25 vermischt wird. Der dritten Einrichtung 24 ist eine Steuereinheit 32 zugeordnet, über die die gewünschte Menge Chlordioxid im Reaktor erzeugt werden kann. Vorzugsweise wird die Einstellung so vorgenommen, daß der Gehalt an Chlordioxid im aufbereiteten Brüdenkondensat 34 an der Abflußleitung 33 etwa 0,1 mg/1 bis 0,8 rag/l, insbesondere etwa 0,2 mg/1 beträgt.

Als Filterkörper 9 für den Ultra- und/bzw.oder den Mikrofiltrationsprozeß können in der ersten Einrichtung 8 bevorzugt Metall- oder Keramikfilter verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung in Stab- oder Rohrform mit einem gitter- oder wabenförmigen Querschnitt, wie in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht. Hierbei wird das Brüdenkondensat 5 an einer Stirnsexte 41 unter Druck, beispielsweise 5 bar, eingebracht. Die Filtrierung kann nach dem "Cross-Flow"-Verfahren durchgeführt werden, indem das UF-Retentat 11 auf der gegenüberliegenden Stirnseite 42 des Filterkörpers 9 ausgelassen wird und der UF-Permeatanteil 12 durch die Gitter- oder Wabenwände 43 radial austritt. Die Mengenverhältnisse werden so geregelt, daß das UF-Retentat 11 die gewünschte Konzentration aufweist. Grundsätzlich können auch Flachmembranen als Filterkörper aus den vorstehend genannten und später noch eingehender beschriebenen Materialien eingesetzt werden. Auch können die beschriebenen stab- oder rohrförmigen Filterkörper 9 runde, sternförmige oder ähnlich ausgebildete Kanäle aufweisen.

In dem beschriebenen Filterkörper 9 sind einige parallel und im Abstand voneinander liegende Kanäle als Filterkanäle 44 ausgebildet, indem diese an den beiden Stirnseiten 41 und 42 durch das gleiche oder ein ähnliches Material, wie das des

Filterkörpers 9 oder durch ein sonstiges geeignetes Dichtlingsmittel 45 geschlossen sind. Am Austrittsende sind diese Filterkanäle 44 durch in die Filterwand 46 eingebrachte Schlitze 47 nach außen geöffnet. Durch diese Schlitze 47 tritt das UF-Permeat 12 nach außen.

Als Material für den Filterkörper 9 wird anorganisches Material angewendet. Als solches kann poröses Metall, beispielsweise Sintermetall oder poröse Keramik verwendet werden. Insbesondere kann für den Filterkörper 9 ein poröses Membranmaterial verwendet werden, das auf eine Kohlenstoffträgerbasis aufgebracht ist. Diese Materialien haben gegenüber den bisher verwendeten Membranfiltern auf organischer Basis den Vorteil, daß sie mit stark oxidierenden Reinigungsmitteln gereinigt werden können, die eine organische Membran zersetzen würden. Gegebenenfalls kann eine Reinigung sogar durch einen Glühprozeß durchgeführt werden.

Bei Verwendung von keramischem Material kann dies vorzugsweise aus Cordierit bestehen oder auf diesem als Basis aufgebaut sein. Es ist auch möglich, andere Metalloxide allein oder in Form von Mischoxiden oder Mischungen miteinander anzuwenden. Hierfür geeignet sind besonders die Metalloxide von Aluminium, Titan, Silizium und Magnesium.

Unter der Bezeichnung "Ultrafiltration" wird hier ein Filtrationsprozeß verstanden, der mit durchschnittlichen Filterporengrößen von ca. 0,001 &mgr;&idiagr;&eegr; bis 0,050 &mgr;&igr;&agr; arbeitet.

Unter der Bezeichnung ^wMikrofiltration" wird hier ein Filtrationsprozeß verstanden, der mit durchschnittlichen Filterporengrößen von ca. 0,05 &mgr;&igr;&agr; bis ca. 1 &mgr;&igr;&agr; arbeitet.

Es ist natürlich in der Regel eine Kombination der beiden Verfahren gegeben, da die Porengrößen bei kostengünstigen Filterkörpern nicht genau die definierten Grenzen der Porengrößen einhalten und beide Verfahren hier Anwendung finden können.

Unter der Bezeichnung "Umkehrosmose" wird hier ein Filtrationsprozeß verstanden, der mit semxpermeablen Membranen mit einer durchschnittlichen molekularen Trenngrenze von 50 bis 500 Dalton, insbesondere aber von etwa 100 Dalton, arbeitet.

Claims

MemBrain GmbH D-40239 Düsseldorf Schutzansprüche

1. Anlage zum Aufbereiten von in der Milchindustrie anfallendem Brüdenkondensat zwecks Nutzung des in diesem enthaltenen Wasseranteils, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der Reihenfolge der genannten Einrichtungen folgende miteinander verbundene Anlagenteile enthält:

eine erste Einrichtung (8) mit wenigstens einem aus anorganischem Material, insbesondere aus Keramik, bestehendem Filterkörper (9) mit einer Porengröße von bis zu etwa 2 pirn zur Ultra- bzw. Mikrofiltration (UP) des Brüdenkondensates (5) mit

einer Zuleitung (7) für das Brüdenkondensat (5), einer ersten Abflußleitung (10) für das UF-Retentat (11), einer zweiten Abflußleitung (13) für das UF-Permeat (12) _t

eine zweite, mit mindestens einer semipermeablen Membrane (16) versehene und als Umkehrosmoseanlage (RO) betreibbare Einrichtung (17) mit

einer Zuleitung (15) zur semipermeablen Membrane (16), die mit der zweiten Abflußleitung (13) der ersten Einrichtung (8) verbunden ist und einer ersten Abflußleitung (19) für das RO-Retentat (18) und

einer zweiten Abflußleitung (21) für den Abfluß des RO-Permeates (20) und daß wahlweise

eine dritte Einrichtung (24) mit einem Reaktor (31), der direkt oder vorzugsweise über eine Bypaßleitung (25) angeschlossen ist mit

einer Zulaufleitung (35), die mit der Abflußleitung (21) des RO-Permeates (20) der zweiten Einrichtung(17) verbunden ist und mit

einer Abflußleitung (33) für das aufbereitete Brüdenkondensat (34) und mit

einer Dosierpumpe (29) für Säure (27) und mit einer Dosierpumpe (30) für Lauge (28).

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufbereitete Brüdenkondensat (34) in der Abflußleitung (33) bis zu etwa 0,5 mg/1, insbesondere bis zu etwa 0,2 mg/1, Chlordioxyd enthält.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Filtereingang hin eine Förderpumpe (6) vorgesehen ist und am Filtereingang ein Druck von etwa 3 bar bis etwa 8 bar, insbesondere von etwa 5 bar, anliegt bzw. anlegbar oder einstellbar ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengenverhältnisse so eingestellt sind, daß das UF-Permeat (12) etwa 80 % bis 95 %, insbesondere etwa 90 %, des Brüdenkondensates (5) beträgt.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 big 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (15) der zweiten Einrichtung (17) eine Förderpumpe (14) vorgesehen ist, über die ein Druck von etwa 15 bar bis etwa 30 bar, insbesondere von etwa 25 bar, anliegt bzw. anlegbar oder einstellbar ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Anlage eine dritte Einrichtung (24) mit einem Reaktor (31) nachgeschaltet ist, der eine Steuereinrichtung (32) zugeordnet ist, daß weiterhin zwei Dosierpumpen (29, 30)

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vorgesehen sind für Säure (27) und Lauge (28), die diese Chemikalien (27, 28) in den Reaktor (31) fördern und daß in diesem Reaktor Chlordioxyd entsteht, das dem RO-Permeat (20) über eine Bypaßleitung (25) zusetzbar ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (9) der ersten Einrichtung (8) rückspülbar ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (9) aus poröser Keramik besteht.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (9) aus porösem Metall, insbesondere Sintermetall, besteht.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (9) aus porösem Membranmaterial besteht, das auf eine Kohlenstoffträgerbasis aufgebracht ist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (9) stab- oder rohrförmig ausgebildet ist und daß sein Querschnitt eine Gitter- oder Wabenstruktur besitzt, daß die.eine Stirnseite (41) die ZulaufSeite für das Brüdenkondensat (5), die andere Stirnseite (42) die Ablaufseite des UF-Retentates (11) und die Gitter- bzw. Wabenwände (43) die Durchtrittsstellen des UF-Permeates (12) sind, die das UF-Permeat (12) radial austreten lassen.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial aus Keramik auf der Basis von Cordierit und/oder wenigstens einem Metalloxid oder von Mischungen oder Verbindungen mehrerer Metalloxide von Aluminium, Titan, Silizium, Magnesium besteht.