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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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EP-A1-0,606,933
offenbart ein außenseitig textilverstärktes Hohlfaserrohr
für eine
Membranfiltration.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Membran-Filtriermoduls,
welches effizient und leicht gespült werden kann.
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Noch
eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Membran-Filtriermoduls,
welches es ermöglicht,
einen effektiven und einfachen Abfluss des Permeats sicherzustellen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein
bevorzugtes Material der ersten Membrankomponente mit relativ kleinem
Durchmesser umfasst Bündel
aus Hohlfasern, welche üblicherweise einen
Durchmesser von weniger als 3 mm besitzen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Membran-Filtriersystem mit einer Flüssigkeitszufuhr
und einem Permeat-Abfluss, welches eines oder mehrere Filtriermodule
gemäß der Erfindung
umfasst.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die nachstehenden
Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 einen
schematischen Längsschnitt durch
ein Membran-Filtriersystem mit einer Vielzahl von Membran-Filtriermodulen
gemäß der Erfindung darstellt;
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2 einen
Querschnitt des in 1 dargestellten Membran-Filtriermoduls
darstellt;
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3 einen
Querschnitt einer weiteren Ausführungsform
eines Gehäuses
eines Membran-Filtriermoduls gemäß der Erfindung
darstellt;
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4 einen
Querschnitt einer Ausführungsform,
welche weiter bearbeitet wurde, eines Gehäuses eines Membran-Filtriermoduls
gemäß der Erfindung
darstellt;
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5 einen
Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Membran-Filtriermoduls gemäß der Erfindung
darstellt; und
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6 einen
Längsschnitt
durch eine in 5 dargestellte Ausführungsform
eines Membran-Filtriermoduls gemäß der Erfindung
darstellt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.