DE69831030T2 - Membranfiltermodul und derartige Module enthaltende Membranfilteranlage - Google Patents

Membranfiltermodul und derartige Module enthaltende Membranfilteranlage Download PDF

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Membran-Filtriermodul, das ein Gehäuse, eine halbdurchlässige Membran, welche in dem Gehäuse aufgenommen ist und eine Flüssigkeits-Seite zum Einleiten von zu filtrierender Flüssigkeit sowie eine Konzentrat-Seite gegenüber der Flüssigkeits-Seite, sowie eine Permeat-Kammer umfasst, welche die Membran umgibt und in Verbindung mit einer Permeat-Abflussleitung zum Ausgeben des Permeats steht.
  • Ein Membran-Filtriermodul dieser Art ist im Fachgebiet und aus NL-C-1,003,309 bekannt. In bekannten Membran-Filtriersystemen sind oft eine Vielzahl von Modulen in Reihe in einem einzigen Gehäuse des Systems oder parallel zueinander angeordnet. In einem bekannten System mit in Reihe angeordneten Modulen besitzt das Gehäuse (manchmal radiale) Zuführungsöffnungen auf jeder Seite für den Zweck der Zuführung der zu filternden Flüssigkeit. Die Module sind in einer genauen Befestigungsart in dem Gehäuse angeordnet, wobei Zwischenräume, in welche das Konzentrat ausfließt, zwischen den Modulen vorhanden sind. Diese Zwischenräume dienen in der Strömungsrichtung gesehen auch als Flüssigkeitszuführungskammern für ein nachfolgendes Modul. Die perforierte Permeat-Ausgabeleitung erstreckt sich zentral durch jedes Modul und durch die Zwischenräume, wobei diejenigen Teile der Permeat-Ausgabeleitung, welche in den Zwischenräumen angeordnet sind, keinerlei Perforationen aufweisen, oder andernfalls die Perforationen in diesen Teilen verschlossen sind. Diese Ausgabeleitung tritt axial auf beiden Seiten des Gehäuses des Systems aus. Eine halbdurchlässige Membran, wie z.B. ein Bündel von Hohlfasern, eine Anzahl von außenseitig textilverstärkter Hohlfaserröhren oder ein zu einer Spirale gewickeltes Membranstruktur ist in dem Gehäuse des Moduls angeordnet. Die Permeat-Kammer, ist die Kammer um die Membran herum, welche durch das Gehäuse begrenzt wird. Diese bekannten Systeme werden mit Membranen verwendet, welche zur Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration oder Umkehrosmose geeignet sind.
  • Es hat sich herausgestellt, dass wenn die Membran aus Hohlfasern oder kleinen außenseitig textilverstärkten Hohlfaserröhren mit einer glatten Außenoberfläche besteht, der Fluss der Flüssigkeit zwischen den Hohlfasern und/oder den außenseitig textilverstärk ten Hohlfaserröhren und/oder durch die Perforationen der Permeat-Ausgabeleitung als Folge davon behindert wird, dass des radiale Transport von Permeat zu dem zentralen Permeat-Ausgang zu der Innenseite hin zunehmend stärker wird, was zu einem Abfall der Filterungswirkung des Systems führt. Aus diesem Grunde gibt es Einrichtungen in bekannten Modulen zur Verbesserung des radialen Transportes des Permeats. Diese Einrichtungen haben jedoch den Nachteil, dass sie schwierig herzustellen sind, und Platz verbrauchen, welcher andernfalls für den Einbau einer Membran verwendet werden könnte.
  • Ein weiteres Phänomen, welches für die Filtration inhärent ist, besteht darin, dass während der Filtration (Trennung, Reinigung oder Konzentration) Kontaminate aus der Flüssigkeit auf der Membran und in Zwischenräumen abgeschieden werden, und somit die Aktion des Systems beeinträchtigen. Um den Filterungswirkungsgrad eines Systems dieser Art auf einem akzeptablen Wert zu halten, müssen die Module periodisch gespült werden. Während dieses Spülvorgangs wird Spülflüssigkeit über die Permeat-Abflussleitung in die Module eingeführt, durch die Membran hindurch und in die Räume rückgespült, um abgeschiedenen Kontaminate zu entfernen. Die Spülflüssigkeit zusammen mit den enthaltenen Kontaminaten fließt über die Flüssigkeitszuführungsöffnungen aus dem System, welche daher während der Spülung als Auslassöffnungen dienen. Es besteht jedoch, wenn gespült wird, ein Risiko, dass in den Räumen vorhandene Kontaminate, von denen wenigstens eine Dimension, die beispielsweise als Folge einer Agglomeration gewachsen ist, größer als die Abmessung der Öffnungen in den Fasern oder kleinen Rohren der Membran wird, den Zugang zu der Membran für die Kontaminate mit kleineren Abmessungen blockieren, und es somit unmöglich wird, einen effizienten Spülvorgang auszuführen. Ferner können diese großen Agglomerate selbst ebenfalls nicht aus dem System über die Membran entfernt werden. Versuche dieses Problem zu überwinden, sind im Stand der Technik bekannt und umfassen u. a. die Anordnung von getrennten Spülflüssigkeitsausgabeöffnungen in den Zwischenräumen, wie es in NL-C-1,003,309 dargestellt ist, wobei diese jedoch relativ teuere Einrichtungen wie z.B. Leitungen und Ventile erfordern. Eine weitere Lösung besteht in der Anordnung von einem oder mehreren Rohren, welche sich aus der Flüssigkeits-Seite zu der Konzentrat-Seite erstrecken und einen relativ großen Durchmesser aufweisen, in dem Inneren des Moduls, so dass diese Kontaminate leicht aus dem System entfernt werden können. Ein größerer Nachteil dieser Konstruktion besteht jedoch darin, dass die effektive Membran oberfläche in einem Membranfiltriermodul als Folge des Vorhandenseins dieser zusätzlichen Rohre vermindert wird.
  • EP-A-0 203 489 offenbart eine Hohlfasermembranvorrichtung mit einer zentralen Speiseverteilungseinrichtung, um welche eine Vielzahl von Hohlfasermembranen angeordnet ist. Von einer Halterungsumhüllung umgebene innere Fasern sind zwischen der Verteilungseinrichtung und den Hohlfasermembranen angeordnet. In dieser bekannten Vorrichtung strömt das Permeat durch die Lumen der Hohlfasermembranen zu Kopfräumen, die an beiden Enden der Vorrichtung angeordnet sind, und wird anschließend über Auslässe entfernt.
  • EP-A1-0,606,933 offenbart ein außenseitig textilverstärktes Hohlfaserrohr für eine Membranfiltration.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Membran-Filtriermoduls, welches effizient und leicht gespült werden kann.
  • Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Membran-Filtriermoduls, welches es ermöglicht, einen effektiven und einfachen Abfluss des Permeats sicherzustellen.
  • Das Membran-Filtriermodul des vorstehend beschriebenen Typs der Erfindung gemäß Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Membran eine erste Membrankomponente mit einem ersten Durchmesser sowie eine zweite Membrankomponente mit einem zweiten Durchmesser aufweist, wobei der zweite Durchmesser größer als der erste Durchmesser ist, und wobei die zweite Membran an einer geeigneten Stelle gemäß Definition in Anspruch 1 angeordnet ist.
  • Gemäß der Erfindung umfasst die Membran wenigstens zwei Membrankomponenten mit unterschiedlichen Durchmessern, wobei das Vorhandensein der zweiten Membrankomponente mit einem größeren Durchmesser als die andere Membrankomponente, wenn sie an einer geeigneten Stelle angeordnet ist, verhindert, dass die andere Membrankomponente (mit dem kleineren Durchmesser) zu dicht gepackt wird.
  • JP-62,250,908 und JP-63,093,308 offenbaren Module zur Membranfiltration, welche ein Bündel von Hohlgarnen in einem zylindrischen Gehäuse aufweisen. Die Hohlgarne sind an beiden Enden offen. Der Zweck besteht, wie in beiden Publikationen festgestellt, darin, den Widerstand zu reduzieren und die Luftwaschfähigkeit eines Hohlgarnfilters zu verbessern. Zu filternde Flüssigkeit wird in das zylindrische Gehäuse durch Öffnungen in der Umfangswand des Zylinders eingeführt. Das Filtrat tritt in die Garne ein, und sammelt sich in einer Flüssigkeitssammelkammer. Aus dieser Flüssigkeitssammelkammer wird das Filtrat nach oben durch ein poröses Rohr in dem Falle von JP-63,093,308 und durch große Hohlgarne in dem Falle von JP-62,250,908 ausgegeben. Das poröse Rohr, bzw. die großen Hohlgarne werden in dem Membranzylindergehäuse festgehalten und wirken auch als ein Filter, so dass Filtrat direkt in das poröse Rohr bzw. die großen Hohlgarne eintreten kann.
  • Im Gegensatz zu den in der herkömmlichen Technik verwendeten Merkmalen können die Membrankomponenten mit unterschiedlichen Durchmessern in einem Modul in einer relativ einfachen Weise angeordnet werden. Zusätzlich trägt die zweite Membrankomponente selbst zu der gesamten Membranoberfläche bei, was einen Vorteil gegenüber bekannten Rohren ohne jede Filterungswirkung darstellt. Wenn das Modul mit Spülflüssigkeit gespült wird, ermöglicht die zweite Membrankomponente mit einem relativ großen Durchmesser auch Partikeln mit einem größeren Durchmesser als die Öffnungen der ersten Membrankomponente aus den Zwischenräumen über die große Membrankomponente und zu den Flüssigkeitszuführungsöffnungen zurückgespült zu werden, welche dann als Ausgabeöffnungen dienen, und somit diese Partikel aus dem System zu entfernen. Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, dass die relativ große Membrankomponente den Druck auf der Flüssigkeits-Seite und der Konzentrat-Seite des Moduls gleich macht. In einer Membran tritt ein Druckabfall als Folge des axialen Transportes von Flüssigkeit in der Membran sowohl während der Filtration als auch während der Spülung auf. Dieser Druckabfall ist einer der Faktoren, welcher die Konstruktion des Moduls insbesondere dessen Abmessungen bestimmt, wobei das Modul nicht so groß sein soll, dass der Druck in den abstromseitigen Abschnitten der Membran zu niedrig wird, dass keine oder kaum eine Filtration oder Rückspülung in diesen Teilen der Membran stattfindet. Jedoch ist der Druckabfall in der Membrankomponente mit dem relativ großen Durchmesser geringer als in der anderen Membrankomponente mit dem kleineren Durchmesser, so dass der hydrostatische Druck auf beiden Seiten sogar ohne signi fikanten Verlust an effektiver Membranoberfläche ausgeglichen wird, und der Arbeitsdruck in der Membran höher wird. Demzufolge ist es auch möglich, die Länge des Moduls zu vergrößern und somit einen wirtschaftlichen Vorteil bereitzustellen.
  • Die Membrankomponenten mit unterschiedlichen Durchmessern können von demselben Typ, wie beispielsweise feine und grobe Hohlfasern, oder außenseitig textilverstärkte Hohlfaserröhren mit unterschiedlichen Durchmessern sein. Kombinationen unterschiedlicher Typen sind ebenfalls möglich, wie es nachstehend dargestellt wird.
  • Bevorzugt wird die zweite Komponente mit dem großen Innendurchmesser von außenseitig textilverstärkten Hohlfaserröhren oder verstärkten Hohlfaserröhren ausgewählt. Der Innendurchmesser der außenseitig textilverstärkten Hohlfaserröhren liegt im Allgemeinen in dem Bereich von 4 bis 30 mm, wobei sich ein Durchmesser zu dem unteren Ende dieses Bereichs hin in der Praxis als günstig erwiesen hat. Verstärkte Hohlfasern sind textilverstärkte Kapillaren, welche einen größeren Durchmesser (in dem Bereich von etwa 1 bis 3 mm) als herkömmliche Hohlfasern haben. Dieser größere Durchmesser kann durch die Verstärkungstextilschicht erreicht werden, welche um den Außenumfang der Hohlfasern herum angeordnet ist. Diese Textilschicht stellt auch sicher, dass Permeat effizient abgeleitet wird.
  • Ein bevorzugtes Material der ersten Membrankomponente mit relativ kleinem Durchmesser umfasst Bündel aus Hohlfasern, welche üblicherweise einen Durchmesser von weniger als 3 mm besitzen.
  • Vorteilhafterweise ist das Durchmesserverhältnis der ersten Membrankomponente zu der zweiten Membrankomponente wenigstens 1:2, wobei sich ein Verhältnis in der Größenordnung von etwa 1:10 als besonders geeignet erwiesen hat.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des Filtrationsmoduls gemäß der Erfindung umfasst das vorstehend erwähnte außenseitig textilverstärkte Hohlfaserrohr und Bündel aus Hohlfasern. Die Position in der Membran der Membrankomponente mit dem relativ großen Durchmesser bezüglich der Bündel der Hohlfasern ist so, dass es nicht möglich ist, dass die Strömung des Permeats zwischen den Komponenten der Membran zu der Permeat-Abflussleitung hin, behindert wird. Eine bevorzugte Position der zweiten Kom ponente ist um den Umfang der mittigen Permeat-Abflussleitung. Wenn der Permeat-Ablauf über die Wand des Gehäuses oder in dieser Weise in Kombination mit einem zentralen Ablauf stattfindet, wie es nachstehend detaillierter diskutiert wird, ist die zweite Membrankomponente mit dem relativ großen Durchmesser vorteilhaft (ebenfalls) in dem Bereich der Innenwand des Gehäuses angeordnet. Derartige Anordnungen der zusammengebauten Membran sind in technischer Hinsicht leicht zu realisieren.
  • Um die Ausgabe des Permeats zu unterstützen besteht die Wand des Gehäuses vorteilhaft aus einem oder mehreren Längskanälen, welche zu der Flüssigkeits- und Konzentrat-Seite hin geschlossen sind und in einer offenen Verbindung zu der Permeat-Kammer stehen. Diese (nachstehend auch als Permeat-Kanäle bezeichneten) Kanäle ermöglichen den Abfluss des Permeats nicht nur zu dem zentralen Permeat-Abfluss hin, sondern auch zu dem Außengehäuse. Demzufolge wird der (von der Außenseite nach innen gerichtete) radiale Transport der Flüssigkeit beispielsweise durch die Bündel der Fasern als erste Komponente erheblich reduziert, und somit verhindert, dass das Bündel direkt zusammengedrückt wird, und die Strömung der Flüssigkeit behindert wird. Ferner bleibt das gesamte Innenvolumen des Gehäuses für die Aufnahme der Membran zur Verfügung, so dass die effektive Membranoberfläche nicht durch das Vorhandensein der zusätzlichen Permeat-Kanäle verringert wird. Das Gehäuse wird in der üblichen Weise aus Kunststoff oder Metall hergestellt. Ein wichtiger Vorteil eines aus Kunststoff bestehenden Gehäuses mit Innenwandkanälen liegt darin (siehe beispielsweise NL-A-7 500 386), dass ein Gehäuse dieser Art leicht unter Anwendung geeigneter Extrusionstechniken hergestellt werden kann und ferner unter Verwendung einfacher Techniken bearbeitet werden kann, um eine Verbindung zwischen den Kanälen und dem Innenraum auszubilden. Zusätzlich ist ein Produkt dieser Art mit Kanälen, welche zu der Innenseite hin geschlossen sind bereits im Handel als ein Standardrohr in Standardabmessungen, das zur Verwendung als ein Modulgehäuse geeignet ist, verfügbar. Jedoch arbeiten in diesem Falle die Hohlräume in der Wand nicht als Strömungskanäle für den Durchtritt einer Flüssigkeit, sondern sind stattdessen vorgesehen, um das Gewicht zu reduzieren. Ein Beispiel sind (PVC)-Rohre, welche von Wavin unter der Handelsbezeichnung "WAVIHOL" vermarktet werden. Die Abmessungen dieser Hohlräume sind ausreichend groß, um als Permeat-Kanäle zu dienen. Die Form, Anzahl und Position der Kanäle in der Wand des Gehäuses ist nicht kritisch. Runde, quadratische, rechteckige, sechseckige und ovale Formen sind einige von den Möglichkeiten. Üblicherweise ist eine Vielzahl von Kanälen vorhanden, welche gleichmäßig über die Wand verteilt sind. Die Verbindung zwischen den Kanälen und dem Innenraum kann leicht in der bekannten Weise hergestellt werden, indem beispielsweise ein Teil der Innenwand aufgefräst wird, oder in diese Wand bis zu den Kanälen hin gebohrt wird. Wenn die Kanäle als Permeat-Kanäle verwendet werden, stehen sie vorteilhafterweise mit der Flüssigkeits-Seite und der Konzentrat-Seite des Moduls nicht in Verbindung, sondern sind stattdessen zu der Flüssigkeits-Seite und Konzentrat-Seite hin verschlossen. Um das in den Kanälen befindliche Permeat weiter abzuleiten, stehen diese Kanäle mit einer Permeat-Abflussleitung an einem oder beiden Enden, vorteilhafterweise an dem auf der Konzentrat-Seite angeordneten Ende in Verbindung. Wenn die Gesamtkapazität dieser Permeat-Kanäle ausreichen groß ist, kann eine zentrale Permeat-Abflussleitung für den Filterungsvorgang sogar überflüssig sein. In diesem Falle stehen die Kanäle bevorzugt mit einer Permeat-Sammelleitung, welche außerhalb des Gehäuses vorhanden ist, über Auslassöffnungen in der Außenwand des Gehäuses in Verbindung. Jedoch ist das Vorhandensein der zentralen Permeat-Abflussleitung für die Spülung des Moduls vorteilhaft.
  • Um das Entfernen der relativ großen Kontaminate aus den Zwischenräumen zu unterstützen, weist gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Membranfiltriermoduls die Wand des Gehäuses einen oder mehrere Spülkanäle mit Öffnungen an beiden Enden auf. Diese Ausführungsform ist insbesondere zur Verwendung in einem Membran-Filtriersystem mit Filtriermodulen geeignet, die innerhalb eines Gehäuses in Reihe geschaltet sind. Diese Spülkanäle in der Wand des Gehäuses besitzen Abmessungen, welche so sind, dass große Schmutzpartikel leicht durch diese Kanäle ausgegeben werden können, während der gesamte Innenraum des Gehäuses wiederum für die halbdurchlässige Membran verfügbar bleibt, so dass die Filterungswirkung nicht signifikant durch das Vorhandensein dieses Spülkanals oder dieser Spülkanäle beeinträchtigt wird. Diese Spülkanäle bilden eine offene Verbindung zwischen der Flüssigkeits-Seite und der Konzentrat-Seite des Moduls.
  • Wenn das vorstehend beschriebene Rohr als das Modulgehäuse verwendet wird, sind diese Spülkanäle bereist vorhanden und um die Permeat-Kanäle zu bilden ist es lediglich erforderlich, eine Anzahl von diesen Kanälen an beiden Enden zu verschließen, und Verbindungen zwischen den Hohlräumen und dem Innenraum herzustellen.
  • Das Vorhandensein dieser Spülkanäle ist jedoch auch während der tatsächlichen Filterung nützlich, da sie den Druck auf jeder Seite jedes Moduls wie nachstehend unter Bezugnahme auf die zweite Membrankomponente mit dem großen Durchmesser erläutert, ausgleichen.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Membran-Filtriersystem mit einer Flüssigkeitszufuhr und einem Permeat-Abfluss, welches eines oder mehrere Filtriermodule gemäß der Erfindung umfasst.
  • Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die nachstehenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Membran-Filtriersystem mit einer Vielzahl von Membran-Filtriermodulen gemäß der Erfindung darstellt;
  • 2 einen Querschnitt des in 1 dargestellten Membran-Filtriermoduls darstellt;
  • 3 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Gehäuses eines Membran-Filtriermoduls gemäß der Erfindung darstellt;
  • 4 einen Querschnitt einer Ausführungsform, welche weiter bearbeitet wurde, eines Gehäuses eines Membran-Filtriermoduls gemäß der Erfindung darstellt;
  • 5 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Membran-Filtriermoduls gemäß der Erfindung darstellt; und
  • 6 einen Längsschnitt durch eine in 5 dargestellte Ausführungsform eines Membran-Filtriermoduls gemäß der Erfindung darstellt.
  • 1 stellt einen schematischen Querschnitt durch ein Membran-Filtrationssystem 1 dar. Dieses System 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit radialen Flüssigkeitszuführungsöffnungen 3 und 4 in dem Bereich seiner beiden Enden, wobei die Flüssigkeitszuführungsöffnungen auch, optional intermittierend, als Spülflüssigkeitsausgabeöffnungen dienen können. Drei Membran-Filtriermodule sind in einer genauen Befestigungsart in dem Ge häuse 2 des dargestellten Systems angeordnet, wobei die zwei äußeren Module mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet sind und das mittige Modul davon mit dem Bezugszeichen 5' bezeichnet ist. Jedes Modul weist ein Gehäuse 6 auf, dessen Aufbau nachstehend unter Bezugnahme auf die anderen Figuren detaillierter erläutert wird. Eine halbdurchlässige Membran 7 (dargestellt durch dünne horizontale Linien) ist in dem Gehäuse 6 angeordnet. Die Flüssigkeits-Seite der Membran ist mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet und die Konzentrat-Seite mit dem Bezugszeichen 9. Während einer Filtration wird eine Flüssigkeit, welche gefiltert werden soll und über die Flüssigkeitszuführungsöffnungen 3 und 4 zugeführt wird, in dem Modul 5 in ein Permeat, welches durch die Membran 7 hindurch und in die Permeat-Kammer 10 eintritt und ein Konzentrat, welches nicht durch die Membran 7 hindurchtritt, aufgeteilt. Das Permeat fließt aus der Permeat-Kammer 10 und in eine Permeat-Ausgabeleitung 11 ab, welche teilweise mit Perforationen versehen ist. Das Permeat aus allen Modulen 5 wird in dieser Leitung 11 gesammelt und dann an einem oder beiden Enden des Systems 1 ausgegeben. Das Konzentrat fließt aus den Filtermodulen 5 in Zwischenräume 12 und 13 und dann in das zentrale Membran-Filtrationsmodul 5' für eine weitere Trennung, worauf es aus dem System 1 durch Rückspülung über die Flüssigkeitszuführungsöffnungen 3 und/oder 4 entfernt wird, welche nun als Konzentratableitungsöffnungen funktionieren. Die Enden der Membran 7 sind mit dem Gehäuse 6 in einer per se bekannte Weise verbunden.
  • Wie es vorstehend beschrieben wurde, besteht ein Risiko, dass während einer Filtration die hohlen Fasern oder außenseitig textilverstärkten Hohlfaserrohre einer herkömmlichen Membran gegeneinander und gegen eine Permeat-Abflussleitung in einer solchen Weise gedrückt werden, dass der Flüssigkeitsfluss des Permeats innerhalb des Moduls behindert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Anzahl von außenseitig textilverstärkten Hohlfaserrohren 7a mit relativ großem Durchmesser um die zentrale Permeat-Abflussleitung 11 herum angeordnet, um den radialen Transport der Flüssigkeit aus Bündeln von Hohlfasern 7b mit relativ kleinem Durchmesser zu dem Permeat-Ablaufrohr 11 gemäß Darstellung in 2 sicherzustellen. Wenn die Wand des Modulgehäuses 6 auch (in 2 nicht dargestellte) Permeat-Kanäle enthält, werden außenseitig textilverstärkte Hohlfaserrohre 7c mit relativ großem Durchmesser vorteilhaft ebenfalls in dem Bereich der Innenwand des Gehäuses 6 angeordnet, um einen Transport der Flüssigkeit zu diesen Permeat-Kanälen sicherzustellen. Der Durchmesser der außenseitig textilverstärkten Hohlfaserrohre 7a und 7c (angenähert 5 mm) ist im Vergleich zu dem der Membrankomponente 7b relativ groß, was verhindert, dass diese dicht zusammengepackt werden, was der Grund einer radialen Flüssigkeitsblockierung ist. Ferner tragen diese außenseitig textilverstärkten Hohlfaserrohre 7a und 7c mit großem Durchmesser zu der Angleichung des Drucks auf jeder Seite des Moduls und zu der Entfernung von angesammelten Kontaminaten aus dem Zwischenraum mittels Spülung bei.
  • In der Ausführungsform eines Moduls gemäß der in 3 dargestellten Erfindung umfasst das Gehäuse 6 auch einen oder mehrere Permeat-Kanäle 21, welche in der Wand 22 des Gehäuses 6 vorhanden sind. Zur Vereinfachung sind der zentrale Permeat-Abfluss, sowie die zusammengebaute Membran in dieser Figur in denjenigen, welche nachstehend diskutiert werden, weggelassen. Diese Kanäle 21 stehen in einer offenen Verbindung mit der Permeat-Kammer 10 und sind auf der Flüssigkeits-Seite und Konzentrat-Seite des Moduls verschlossen, so dass die zu reinigenden Flüssigkeit nicht direkt in die Permeat-Kanäle 21 fließen kann. In der in dieser Figur dargestellten Ausführungsform wird diese offene Verbindung durch eine Nut 23 ausgebildet, welche über dem gesamten Umfang der Innenwand 24 des Gehäuses ausgebildet ist. Diese Permeat-Kanäle unterstützen den Abfluss des Permeats aus dem Modul. Auf der Konzentrat-Seite öffnen sich die Permeat-Kanäle 21 in ein (nicht dargestelltes) Verbindungsteil, welches mit der zentralen Permeat-Abflussleitung verbunden ist.
  • Im Verlauf der Zeit wird die Membran 7 so kontaminiert, dass sie gespült werden muss. Zu diesem Zweck wird Spülflüssigkeit der Permeat-Abflussleitung 11 zugeführt, welche dann durch die Perforationen in dieser Leitung in die Permeat-Kammer 10 und über die Membran 7 sowohl zu den Zwischenräumen 12 und 13 als auch den Flüssigkeitszuführungsöffnungen 3 und 4 strömt. Kontaminate mit größeren Abmessungen als die Öffnungen in der Membran, welche sich in den Zwischenräumen 12 und 13 angesammelt haben, können jedoch nicht über die Membran 7 entfernt werden, da dieser Schmutz zu groß ist und auch den Zutritt kleinerer Schmutzpartikel zu der Membran 7 blockiert.
  • Vorteilhafterweise kann deren Entfernung mit Hilfe der Spülkanäle 31 (siehe 4) ermöglicht werden, welche wie die Permeat-Kanäle 32 in der Wand 33 des Gehäuses 6 der Module 5 vorhanden sind. Diese Kanäle 31 mit ausreichend großen Abmessungen verbinden die Zwischenräume 12 und 13 mit den Zuführungskammern auf der anderen Seite (Flüssigkeits-Seite) der Membran-Filtriermodule 5. Die eingeführte Spülflüssigkeit erfasst die großen Verschmutzungen über diese Kanäle 31, was zu einer effizienten Spülung des Membran-Filtriersystems führt. In der in 4 dargestellten Konfiguration wechseln sich die Spülkanäle 31 und Permeat-Kanäle 32 ab. Jedoch sind andere Konfigurationen, wie z.B. in Gruppen (5), ebenfalls möglich.
  • Die erforderlichen Leitungsnetzwerke mit zugeordneten Ventilen und Pumpen für die zu filternde Flüssigkeit und die Spülflüssigkeit sind in der Zeichnung aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt. Ferner sei angemerkt, dass die Zeichnung nicht maßstabsgerecht ist.
  • Eine weitere Modifikation der Wand des Gehäuses ist in 5 und 6 dargestellt. Das Gehäuse 6 weist Spülkanäle 41 in der Wand 42 auf, welche die Flüssigkeits-Seite mit der Konzentrat-Seite verbinden, sowie Permeat-Kanäle 43, welche an beiden Enden beispielsweise durch einen Stopfen 44 geschlossen sind. Die Kanäle jedes Typs sind in Gruppen in der Wand 42 vorhanden. Um Permeat aus der Permeat-Kammer abfließen zu lassen, ist eine Nut in der Innenwand 46 des Gehäuses 6 vorgesehen. In dieser dargestellten Situation erstreckt sich diese Nut 45 über die Hälfte des Innenumfangs und besitzt eine Tiefe, welche die Permeat-Kanäle 43 erreicht. Ferner stehen die Permeat-Kanäle 43 über eine Auslassöffnung 47 in der Außenwand 48 des Gehäuses 6 mit einer (nicht dargestellten) Permeat-Sammelleitung in Verbindung, welche um das Gehäuse 6 herum angeordnet ist. Nur eine Nut 45 ist in 5 dargestellt. Der Fachmann auf diesem Gebiet wird jedoch verstehen, dass üblicherweise eine Vielzahl von Nuten entlang der Länge des Gehäuses 6 verteilt ist.

Claims (10)

  1. Membran-Filtriermodul (5), das ein Gehäuse (6), eine halbdurchlässige Membran (7), die in dem Gehäuse (6) aufgenommen ist und eine Flüssigkeits-Seite (8) zum Einleiten von zu filtrierender Flüssigkeit sowie eine Konzentrat-Seite (9) gegenüber der Flüssigkeits-Seite (8) hat, und eine Permeat-Kammer (10) umfasst, die die Membran (7) umgibt und in Verbindung mit einer Permeat-Abflussleitung (11) zum Abfließen von Permeat steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) eine erste Membran-Komponente (7b) mit einem ersten Durchmesser sowie eine zweite Membran-Komponente (7a, 7b) mit einem zweiten Durchmesser umfasst, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der erste Durchmesser und die erste sowie die zweite Membran-Komponente hohle Fasern und/oder hohle Faserröhren sind, und dass die zweite Membran-Komponente (7a, 7c) mit dem zweiten Durchmesser um den Umfang der Permeat-Abflussleitung (11) herum und/oder im Bereich der Innenwand des Gehäuses (6) angeordnet ist.
  2. Membran-Filtriermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Membran-Komponente (7a, 7c) aus Außentextilverstärkungs-Hohlfaserröhren oder verstärkten Hohlfasern ausgewählt wird.
  3. Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Membran-Komponente (7b) aus Bündeln von Hohlfasern besteht.
  4. Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchmesserverhältnis zwischen der ersten Membran-Komponente (7b) und der zweiten Membran-Komponente (7a, 7c) wenigstens 1:2 beträgt.
  5. Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (22; 33; 42) des Gehäuses (6) einen oder mehrere Kanäle (21; 32; 43) umfasst, die zur Flüssigkeits-Seite (8) und zur Konzentrat-Seite (9) hin geschlossen sind und in Verbindung mit der Permeat-Kammer (10) stehen.
  6. Modul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (24; 46) des Gehäuses (6) teilweise mit einer Nut (23; 45) versehen ist, deren Tiefe soweit wie die Kanäle (21; 32; 43) reicht.
  7. Modul nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Enden der Kanäle (21; 32), die sich an den Endseiten befinden, mit einer Permeat-Abflussleitung (11) in Verbindung steht.
  8. Modul nach einem der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (43) über Abflussöffnungen (47) in der Außenwand (48) des Gehäuses (6) mit einer Permeat-Sammelleitung in Verbindung stehen, die außerhalb des Gehäuses (6) vorhanden ist.
  9. Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (22; 33; 42) des Gehäuses (6) auch einen oder mehrere Spülkanäle (32; 31; 41) mit Öffnungen an beiden Endseiten umfasst.
  10. Membran-Filtriersystem (1) mit einer Flüssigkeitszufuhr (3, 4) und einem Permeat-Abfluss (11) sowie wenigstens einem Membran-Filtriermodul (5, 5'), dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Membran-Filtriermodul nach einem der vorangehenden Ansprüche 1–9 umfasst.
DE69831030T 1997-03-04 1998-02-24 Membranfiltermodul und derartige Module enthaltende Membranfilteranlage Expired - Lifetime DE69831030T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1005432 1997-03-04
NL1005432A NL1005432C2 (nl) 1997-03-04 1997-03-04 Membraanfiltratiemodule en dergelijke modules omvattend membraanfiltratiesysteem.

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