SE510324C2 - Förfarande och anordning för att rena en fluid - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 510 324 2 De ovan angivna syftena förverkligas medelst en membranmodul som erhållit de i efterföljande patentkrav angivna särdragen. Föredragna varianter av uppfinningen är definierade i de osjàlvständiga patentkraven.

Kort beskrivning av ritningarna På ritningarna visar: Fig 1 ett schematiskt längsgående snitt genom en membranmodul enligt föreliggande uppfinning; Fig 2 ett snitt efter A-A i Fig 1; Fig 3 ett snitt efter B-B i fig 1; Fig 4 en detalj av filtreringsenhetens nedre ände; och Fig 5 en detalj av anslutningen mellan filtreringsenheten och permeatkanalen.

Detaljerad beskrivning av en utföringsform av uppfinningen Den i Fig 1-5 visade membranmodulen 1 enligt föreliggande uppfinning innefattar ett tryckkärl 3, vilket uppvisar ett inlopp 5 för fluid som skall renas, ett permeatutlopp 7 för renad fluid samt ett utlopp 9 för rejekt.

Membranmodulen 1 innefattar dessutom en inuti tryckkàrlet 3 anordnad cirkulationspump 10 samt en likaså inuti tryckkårlet 3 anordnad filtreringsenhet 11.

Det nya och utmärkande för föreliggande uppfinning är utformningen av filtreringsenheten 11. Såsom tydligast framgår av Fig 1 innefattar filtreringsenheten 11 i det visade utföringsexemplet två stycken flödessegment 12, 13, vilka är åtskilda medelst en mellanliggande fast mellanvägg 14, vilken uppbär cirkulationspumpen 10. I det visade utföringsexemplet sträcker sig mellanväggen 14 ända fram till tryckkärlets 3 gavlar. Därigenom finns möjlighet att förankra mellanväggen 14 i gavlarna och på så sätt överföra dragkrafter mellan gavlarna. Mellanvàggen 14 kan då liknas vid ett dragstag som ofta används för att förstärka tryckkärl. Sagda mellanvägg 14 kan utgöras av exempelvis en tjockare plastfilm eller av en styv skiva. Dessutom uppvisar mellanväggen 14 en första öppning 15 nedtill i tryckkärlet 3 enligt Fig 1 och en andra öppning 16 på den nivå där permeatkanalen 8 är belägen, dvs i det visade utföringsexemplet ungefär på tryckkärlets 3 halva 10 15 20 25 30 35 3 *S10 324 höjd. Dessutom skall i detta sammanhang påpekas att mellanvàggen 14 uppvisar en öppning även där den uppbär cirkulationspumpen 10. Mellanväggen 14 är lämpligen tillverkad av ett material som är väsentligen fluidtätt, dock kan ett litet läckflöde genom mellanväggen 14 tolereras utan att detta negativt påverkar membranmodulens 1 funktion. Av den anledningen har i det efterföljande patentkravet 4 angivits att flödessegmenten 12, 13 är väsentligen fluidtätt åtskilda.

Filtreringsenheten 11 enligt föreliggande uppfinning innefattar såsom ovan angivits två flödessegment 12, 13, varvid varje flödessegment 12, 13 är uppbyggt av ett antal filtreringselement 17. Såsom framgår av Fig 1-3 är ett antal filtreringselement 17 placerade sida vid sida med en utsträckning väsentligen parallellt med varandra. I tryckkärlets höjdled, se Fig 1, har filtreringselementen 17 väsentligen samma utsträckning medan i tvärsnittsriktningen, se Fig 2 och 3, har filtreringselementen olika utsträckning beroende pà tryckkärlets 3 cylinderform. I detta sammanhang skall dock påpekas att det ej år nödvändigt att filtreringselementen 17 har en till tryckkärlet 3 anslutande form. Inom ramen för uppfinningen kan man tänka sig att utfyllnadselement är anbringade mellan filtreringselementen 17 och tryckkärlet 3.

Filtreringselementen 17, se Fig 4 och 5, har företrädesvis den principiella uppbyggnaden att de består av ett centralt beläget distansmaterial 18, i vilket permeatet kan strömma, samt på ömse sidor om distansmaterialet 18 anordnat osmotiska skikt 19, vilka består av tre delskikt, nämligen en tunn polyesterduk som bärare, på vilken en gelad polysulfonplast med små öppningar är anbringad samt en ytterst belägen osmotisk hinna av nylonmaterial, vilken företrädesvis fästes medelst adhesionskrafter. Såsom visas i Fig 4 uppvisar filtreringselementen 17 nedtill en förslutning 20, vilken exempelvis kan ha formen av en svets eller en limfog. Såsom visas i Fig 3 och 5 är, i området för tryckkärlets 3 halva höjd, mellan filtreringselementen 17 barriärer 21 anbringade för bildande av en permeatkanal 8. Sagda barriärer 21 kan exempelvis utgöras av en svets eller en limfog. Eftersom barriärerna 21 syns på både Fig 3 och 5 inses att varje 10 U 20 25 30 35 sm 324 4 barriär är 21 sluten, varvid samtliga barriärer 21 tillsammans med öppningar 22 i filtreringselementen 17 avgränsar sagda permeatkanal 8, vilken således mynnar i permeatutloppet 7.

I detta sammanhang skall påpekas att den ovan beskrivna principiella uppbyggnaden av filtreringselementen endast är ett föredraget exempel. Inom ramen för uppfinningen är således alternativa utformningar av filtreringselementen 17 möjliga.

Den ovan beskrivna membranmodulen 1 fungerar pà följande sätt. Genom inloppet 5 tillföres fluid, vanligen vatten som skall renas. Vattnet bringas av cirkulationspumpen 10 att strömma nedåt i Fig 1 genom det vänstra flödessegmentet 12, se pilarna 4 i Fig 1, genom öppningen 15, se pilen 2 i Fig 1, och därefter uppåt i Fig 1 i det högra flödessegmentet 13, se pilarna 6 i Fig 1, varefter cirkulationsvägen/loopen genom membranmodulen 1 är sluten, dvs cirkulationspumpen 10 pumpar runt vattnet i membranmodulen 1. Huvudparten av det vatten som pumpas runt inne i membranmodulen 1 strömmar i utrymmena 23 mellan filtreringselementen 17. Emellertid kommer en del av det vatten som pumpas runt i membranmodulen 1, genom omvänd osmos, att passera genom de osmotiska skikten 19 hos filtreringselementen 17, varvid detta vatten benämnes permeat.

Sagda permeatvatten söker sig mot det ställe i membranmodulen 1 där lägsta tryck råder och kommer därför att avbördas genom permeatkanalen 8 och permeatutloppet 7. I Fig 5 har permeatet symboliserats med pilar 24. När vatten passerar genom de osmotiska skikten 19 ökar föroreningshalten hos det vatten som cirkulerar runt i membranmodulen 1. För att undvika att detta vatten blir alltför förorenat avtappas s.k. rejektvatten genom utloppet 9, vilket även medför att en större mängd vatten som skall renas kan tillföras inloppet 5. I exemplifierande men ej begränsande syfte kan anges att för en normal membranmodul enligt föreliggande uppfinning tillföres 5 1/min i inloppet 5 av vatten som skall renas. Genom rejektutloppet 9 avtappas 1 l/min och genom permeatutloppet 7 uttages 4 l/min permeat, dvs renat vatten. Den volym vatten som pumpas runt i membranmodulen 1 är 25-50 l/min. Av dessa såsom exempel givna siffror framgår att av den tillförda mängden pà 5 l/min utvinnes 4 l/min renat vatten, dvs 80% av det tillförda vattnet utvinnes som permeat/renat vatten. 10 15 20 510 324 Genom att enligt det visade utföringsexemplet av 5 uppfinningen membranmodulen innefattar även tryckkàrlet finns den möjligheten att göra tryckkârlet så billigt att hela enheten kan bytas ut då membranmodulen är förbrukad eller då ev. fel uppstår.

Tånkbara modifikationer av uppfinningen I det ovan beskrivna utföringsexemplet innefattar membranmodulen två stycken flödessegment 12, 13. Inom ramen för uppfinningen kan man dock tänka sig fler än två flödessegment som är ”kopplade i serie”. Dock kan i ett sådant fall finnas behov av ytterligare cirkulationspumpar. Generellt kan man tänka sig att de olika flödessegmenten så anpassas till varandra att det första segmentet har större aktiv yta än segment nummer två, vilket i sin tur har större aktiv yta än nummer tre osv. Detta kan åstadkommas genom att antalet filtreringselement 17 är olika i de olika flödessegmenten.

Därigenom anpassas cirkulations-/loopflödets hastighet till det förhållande att det hela tiden avgår renvatten/permeat genom filtreringselementens 17 osmosskikt 19 och därmed minskar vattenmängden i cirkulations-/loopflödet nedströms i flödesriktningen.

Claims (9)

10 H 20 25 30 35 510 324 6 Patentkrav

1. Förfarande för att medelst membranseparering rena en fluid i en membranmodul (1) för trycksatta fluidrenare, varvid fluiden bringas att strömma genom en filtreringsenhet (11) hos membranmodulen (1) i ett cirkulationsflöde, och att strömningsriktningen för fluiden genom ett första (11) är motsatt strömningsriktningen för fluiden genom ett andra flödessegment flödessegment (12) av filtreringsenheten (13) av filtreringsenheten (11), k ä n n e t e c k n a t av att cirkulationsflödet sker inuti ett tryckkärl (3).

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att permeat/renad fluid tas ut filtreringsenheten (11) i en riktning tvärs fluidens strömningsriktning genom flödessegmenten (12, 13).

3. Membranmodul (1) för trycksatta fluidrenare, vilka använder membranseparering, varvid membranmodulen (1) innefattar ett tryckkärl (3), vilket uppvisar ett inlopp (5) för fluid som skall renas, ett permeatutlopp (7) för renad fluid, ett utlopp (9) för rejekt, och att membranmodulen (1) dessutom innefattar en i tryckkärlet (3) anordnad filtreringsenhet (11) och en cirkulationspump (10), k a n n e t e c k n a d av att filtreringsenheten (11) innefattar àtminstone tvà flödessegment (12, 13), vilka är väsentligen fluidtätt àtskilda från varandra utefter väsentligen hela utstràckningen av flödessegmenten (12, 13) i strömningsriktningen (4, 6) för det fluid som skall renas, och att en permeatkanal (8) för renad fluid är belägen i flödessegmenten (12, 13) och sträcker sig tvärs flödessegmentens (12, 13) utsträckning i strömningsriktningen (4, 6) för den fluid som skall renas.

4. Membranmodul k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone tvà av flödessegmenten (12, (1) enligt krav 3, 13) är belägna på ömse sidor om en i tryckkärlet (3) anordnad mellanvägg (14), vilken uppvisar öppningar (15) för åstadkommande av ett cirkulations-/loopflöde inuti tryckkärlet (3), och att sagda 10 15 20 25 , 'S10 324 cirkulations-/loopflöde passerar genom flödessegmenten (12, 13).

5. Membranmodul (1) enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d av att filtreringsenheten (11) innefattar ett antal i fluidets strömningsriktning sig stràckande filtreringselement (17), vilka uppvisar förslutningar (20) vid sina ändar.

6. Membranmodul (1) enligt krav 5, k à n n e t e c k n a d av att förslutningarna (20) utgöres av en svets eller en limfog.

7. Membranmodul (1) enligt något av kraven 3-6, k ä n n e t e c k n a d av att permeatkanalen (8) fluid är bildad genom att i filtreringsenheten (11) ingående för renad filtreringselement (17) uppvisar häl (22), och att närbelägna filtreringselement (17) är förbundna med varandra medelst en barriär (21), vilken omger hålet (22).

8. Membranmodul (1) enligt något av kraven 3-7, k ä n n e t e c k n a d av att den aktiva ytan för flödessegmenten (12, 13) sjunker i strömningsriktningen med utgångspunkt från inloppet (5) för den fluid som skall renas.

9. Membranmodul enligt något av kraven 3-8, k à n n e t e c k n a d av att den i tryckkärlet (3) anordnade mellanvåggen (14) är utformad som ett dragstag.