WO2014135502A1 - Fest/flüssig-separator - Google Patents

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WO2014135502A1
WO2014135502A1 PCT/EP2014/054101 EP2014054101W WO2014135502A1 WO 2014135502 A1 WO2014135502 A1 WO 2014135502A1 EP 2014054101 W EP2014054101 W EP 2014054101W WO 2014135502 A1 WO2014135502 A1 WO 2014135502A1
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WO
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solids
surface structure
solid
scavenging
rotation
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PCT/EP2014/054101
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English (en)
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Inventor
Ulrich Braun
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Ulrich Braun
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Publication date
Application filed by Ulrich Braun filed Critical Ulrich Braun
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/13—Supported filter elements
    • B01D29/15—Supported filter elements arranged for inward flow filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D29/70—Regenerating the filter material in the filter by forces created by movement of the filter element
    • B01D29/74—Regenerating the filter material in the filter by forces created by movement of the filter element involving centrifugal force

Definitions

  • raw black water, and preferably animal fattening effluents present very large problems with solids separation, as the suspended solids are very volatile mechanically - a simple pump crushes the solids such that they are difficult to separate by conventional separation techniques.
  • non-separated tissue paper such as toilet paper as a cellulose in wastewater treatment systems is almost biologically inert, thus clogging fixed bed reactors and, when crushed into individual fibers, tend to spontaneously clog, ultimately causing membrane pores to clog.
  • An unsolved problem of the treatment of black water is the insufficient selectivity of the separation of toilet paper.
  • Solid / liquid mixtures are a common phenomenon in industry and settlement economy - correspondingly diverse are the methods for solid / liquid separation. Often some separation processes are suitable for one mixture (eg sieve drums for granulate-containing waters), for others, however, completely unsuitable (sieve drums for greasy waters). Thus, many different methods of solid / liquid separation must be used, although it is in itself only a single process step.
  • the solids-containing liquid medium is advantageously transferred or separated into a solids-enriched medium and into a solids-depleted liquid.
  • it finds here at least partially (Ab) separation or transfer of the solid-containing, liquid medium in 1) low-solids liquid medium or solids-depleted phase or solids-depleted liquid, and
  • the process expediently comprises the rotation of the solids-scavenging surface structure, in particular in such a way that the solids-enriched medium is separated from the solids-scavenging surface structure by centrifugal force.
  • the solids-scavenging surface structure may, for example, rotate below the solids-separating minimum rotational speed. In a further embodiment, the solids-scavenging surface structure does not rotate during loading during separation and / or during transfer.
  • the Feststoffstoffabtumblede minimum speed is here preferably the speed at which at least a part, preferably a large part of the (separated) separated or transferred solids-enriched medium from the solids scavenging surface structure again dissolves.
  • the rotation of the solids-collecting surface structure preferably takes place above the solids-separating minimum rotational speed, which preferably depends on the centrifugal force.
  • the method according to the invention makes use, in particular, of the solids retention of the principle of a solids-scavenging surface structure, preferably similar to a brush and / or particularly preferably of membranes, the pore sizes of the membranes expediently being all sizes below 0.1 mm, preferably below 0.1 ⁇ ⁇ ⁇ , further preferably below 100 nm, and more preferably below 5 nm may comprise, associated with the cleaning of the solids-collecting surface structure by mechanical forces, particularly preferably by centrifugal force and / or pressure. It is therefore particularly preferably a rotary body which is equipped with a solids-scavenging surface structure on which the medium to be separated (preferably aqueous media, particularly preferably black water) is applied.
  • the medium to be separated preferably aqueous media, particularly preferably black water
  • the liquid phase can seep through the solid-matter-intercepting surface structure as far as possible free of solids, or be sucked off and discharged via a collecting funnel, while the solids are retained predominantly by the solids-scavenging surface structure.
  • the method can also be carried out without moving parts.
  • the solids can be intermittently removed by means of a jerky relief pressure from the solids-trapping surface structure, while the solids-depleted liquid can be vacuumed alternately by means of negative pressure through the solids-collecting surface structure.
  • a pressure surge is used, in particular after the filtration process, which is designed in terms of size and arrangement such that the solids-enriched medium due to the pressure surge, possibly in combination with the rotation of the solids scavenging surface structure of the solids-collecting surface structure is separated.
  • the device and / or the method can be designed such that, for example, at least during the charging, a negative pressure in the device at least partially sucks the solids-depleted liquid.
  • the solids-collecting surface structure can be easily dismantled and re-assembled, for example by means of one or more clip closures and / or latching means.
  • the solids-scavenging surface structure can be adapted, optimized and installed to special requirements of the solid / liquid mixture. So are you brush-like surface structures are better for retaining fibers, while fir-tree like surface structures are more suitable for retaining granular solids. Thus, it is a device for solid / liquid separation, which can be adjusted and used optimally for the most diverse requirements.
  • a filtration device preferably an ultrafiltration or microfiltration membrane, is provided below or in lieu of the solids scavenging surface structure, with very small solids permeating through the solids scavenging surface structure can be kept.
  • this filtration device as well as the solids-scavenging surface structure - freed by centrifugal force and / or by pressure against the flow or suction again from the retained solids.
  • the filtration device is mounted below the solids-collecting surface structure on a separate rotary body, which preferably can rotate separately or be pressurized against the direction of flow.
  • the filtration device below the solids-collecting surface structure during the solid / liquid separation phase on the collecting funnel and is firmly sucked by negative pressure, while it has a distance to the collecting funnel during the rotation phase , In a further, particularly preferred embodiment of the method according to the invention and / or the device according to the invention, this distance is caused by the centrifugal forces during the rotation.
  • the process according to the invention is thus a process for the separation of suspended and / or unsuspended solids having the following characteristics:
  • Controllable and / or controllable process for the separation of solids from a solids-containing, liquid medium comprising the following steps:
  • step (b.iv) a regular, and / or controllable rest phase of the feed according to step (a) is inserted.
  • the device disclosed here for separating solids from a solids-containing, liquid medium comprises, for example, the following devices:
  • the device according to the invention comprises one or more devices for the separation of solids from liquid media with the following features.
  • Controllable and / or controllable device for the separation of solids from a solids-containing, liquid medium comprising the following devices:
  • Device according to item 1 or 2, wherein the separation of the solids-enriched phase is operated continuously by one or more devices operated batchwise.
  • (a, i) is a regulation and / or controllable device for the quiescent phase during which the solid scavenging surface structure is not charged according to device (a).
  • step (a.ii) a regular, and / or controllable rest phase of the feed according to step (a) is inserted.
  • steps (c.ii) are pushed with a preferably rotating device for further removal.
  • Device according to one of the preceding points, wherein the direction of rotation of the respective steps (c) and (c.ii) can be opposite for themselves, and / or in the sequence.
  • steps (c) and (c.ii) are pushed with a preferably rotating device for further removal.
  • Fig. 1 shows schematically the individual steps of the method for separating
  • Fig. 2a is a sectional view taken along the line A - B of Figure 2b, and
  • Fig. 2b is a sectional view taken along the line C - D of Figure 2a.
  • Fig. 1 describes the inventive method.
  • Reference numeral 1 shows the charge of the solid-scavenging surface structure of the method according to the invention for FFT.
  • Reference numeral 2 shows the separation of the solids-depleted liquid, preferably also by permeation with or without negative pressure.
  • Numeral 3 2 eigt the feed stop after the solids scavenging surface structure of the process according to the invention for FFT is loaded with solids and the remaining solids depleted liquid or phase seep through, preferably sucked off and can flow off.
  • the reference numeral 4 shows the subsequent rotation of the solid scavenging surface structure, especially after the vacuum has been released.
  • Reference numeral 5 shows the rotation of the solid scavenging surface structure without a (controlled or controlled) feed stop, especially during a time in which preferably no inflow of a solid / liquid mixture takes place.
  • the reference numeral 6 shows the separation of the solids from the solids scavenging surface structure, particularly preferably by centrifugal force.
  • the separation of the intercepted solids and / or individual substances can also be effected by detachment by means of chemical and / or physical processes.
  • Reference numeral 7 shows the rotation stop of the solid-scavenging surface structure after the solids have been spun off, and reference numeral 8 shows the repetition of the process steps 1 to 7.
  • a filtration device is integrated into the solids scavenging surface structure.
  • the filtration device may also be constructed and operated separately from the solids scavenging surface structure in other embodiments.
  • the reference numeral 1 shows the device 1 for feeding the solids-collecting surface structure 3 of the inventive method for FFT with the inlet pipe 1, and the preferably round inlet manifold 1a with overflow edge 1b.
  • the inlet pipe 1 Through the inlet pipe 1, the solids-containing liquid medium enters the inlet manifold 1a, over the edge 1b it finally flows into the separation space.
  • the diameter of the intake manifold 1a preferably depends on the design of the rotary body 4 and determines the minimum centrifugal force for removing or separating the solids, in addition to the rotational speed of the rotary body itself.
  • Reference numeral 2 shows a (head) distributor 2. Such a distributor 2 may be provided above and in particular on a rotatable and preferably round body. The distributor 2 serves in particular to at least partially distribute the solids-containing liquid medium.
  • Reference numeral 3 shows the solid scavenging surface structure 3 of the device in a particularly preferred brush-like structure. At least a substantial portion, preferably a majority, of solids or even all solids will remain on the solids scavenging surface structure 3. Thus, the solids, or at least a substantial part or a majority thereof, are separated from the liquid medium. The separated liquid medium is referred to as solids depleted liquid or low solids liquid. The solids depleted liquid may conveniently seep through and drain through the solids scavenging surface structure.
  • the rotary body may not be round but polygonal in a particularly preferred embodiment.
  • the solid-scavenging surface structure 3 is preferably an adaptive variable of the device.
  • other chemical and / or physical and / or biological properties of certain surface materials eg lipophilic surfaces in the separation of fats or oils
  • Nanocoatings are also conceivable here, as well as biological receptors (eg antibodies) for the isolation of certain substances.
  • the reference numeral 4 shows the rotary body 4 rotatable here, on which the solid-matter-intercepting surface structure 3 can be fastened.
  • the configuration of the geometry of the rotary body 4 as well as the separation forces necessary to detach the trapped solids determine its minimum speed and / or maximum speed at least. Lower speeds can also be used to sort separable solids.
  • the (rotary) body can also extend in a straight line, preferably in the shape of a truncated cone, downwards, or flatten outwards with one or more corners. In this case, the increasing flattening of the rotary body 4 is selectively used down.
  • the centrifugal force F Z f necessary for the separation of the solids provided for the separation is calculated from the mass of the smallest particle m to be separated off, the web speed v and the radius of curvature of the web H of the rotating body: v 2
  • the necessary centrifugal force F Zf is calculated, since the centrifugal force must exceed the specific adhesive force in order to separate the solid. From the necessary centrifugal force, in turn, the necessary rotational speed i u of the rotary body 4 then results, as a function of the respective radius r of the rotary body, from the formula:
  • solids scavenging surface structure 3 may be utilized to increase the adhesive forces for these solids such that the separation of other intercepted solids concentrates the solids intended for isolation on the solids scavenging surface structures.
  • the reference numeral 5 shows one of the openings 5 of the rotary body 4, through which the solids-depleted phase can flow or be sucked into the inner side of the rotary body 4, whereby the openings 5 can particularly preferably also be pores of a membrane.
  • the membrane surface does not have to be equal to the surface of the solid-matter-intercepting surface structure 3 - it can also be limited to the outer regions of the rotary body in the centrifugal force direction.
  • the hydraulically required flow rate is the determining factor in determining the area of the filtration surface.
  • the reference numeral 6 shows fastening struts 6, with which the rotary body is fixed to the axis 8.
  • the reference numeral 7 shows an overflow protection 7 at the lower end of the rotary body 4, with which a drainage of the solids-depleted phase in the transport-round channel 12 of the solids-enriched phase is prevented.
  • the reference numeral 8 shows the axis 8, which is driven by a motor and with which the rotary body 4 can be rotated.
  • the reference numeral 9 shows the drip pan 9 for the solid-depleted phase seeped through the solid-scavenging surface structure 3.
  • the rotary body 4 is seated during the loading phase on the edge of the collecting trough 9, and a negative pressure is applied in the resulting space with which the solids-depleted phase is sucked through the openings 5.
  • the body 4 can rotate or not.
  • the reference numeral 10 shows the drain pipe 10 of the collected in the drip tray 9 solids depleted phase.
  • the reference numeral 11 shows the preferably round or polygonal baffle 11, to which the solids-enriched phase is thrown by the rotating rotary body 4.
  • the reference numeral 12 shows the preferably round transport channel 12, in which the solids-enriched phase slips along the baffle 11 along.
  • the Reference numeral 13 shows the axle attachment 13 of the solids-depleted phase rotatable reamer.
  • the reference numeral 14 shows the rotatable reamer 14, can be collected with the remaining on baffle 11 solids, and with the solid-phase enriched in the transport channel 12, the worm 15 can be pushed.
  • the reference numeral 15 shows the screw conveyor 15, with which the solids-enriched phase can be transported out of the device according to the invention.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die hier vorgestellte Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fest/Flüssigtrennung von feststoffhaltigen, flüssigen Medien.

Description

Fest/Flüssig-Separator
Die hier vorgestellte Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fest/Flüssigtrennung (=FFT) von feststoffhaltigen, flüssigen Medien.
Die gängigen FFT-Verfahren von feststoffbeladenen Wässern, wobei (i) die Wässer alle ab- und/oder zulaufenden Wasserströme aus Einrichtungen des menschlich bezweckten Gebrauchs umfasst, und wobei (ii) die Feststoffe in faseriger und/oder granulärer Form organisch und/oder mineralisch sein können, und auch hydrophobe Leichtstoffe in fester und/oder flüssiger Form umfassen können (im Folgenden „Feststoffe",„feststoffhaltig", etc.); weisen insbesondere folgende Nachteile auf:
> Eine summarisch unbefriedigende Abtrennquote insbesondere von suspendierten Feststoffen.
> Ein unbefriedigender, kaum einstellbarerer Trennschärfebereich der abzutrennenden Partikelgrößen.
> Ein unbefriedigender Wartungsaufwand (Verstopfung, Verblockung)
Besonders vorzugsweise rohes Schwarzwasser und vorzugsweise Tiermastabwässer bereiten sehr große Probleme bei der Feststoffabtrennung, da die suspendierten Feststoffe mechanisch sehr volatil sind - eine einfache Pumpe zerkleinert die Feststoffe derart, dass sie mit herkömmlichen Trennverfahren kaum mehr abzuscheiden sind.
Für Schwarzwasser gilt: Nicht abgetrenntes Tissue-Papier wie Toilettenpapier ist als Zellulose in Abwasserreinigungssystemen biologisch fast inert, verstopft daher Festbettreaktoren, und - zerkleinert zu einzelnen Fasern - neigen diese dann zudem zu spontanen Verzopfungen, was letztlich zur Verstopfung von Membranporen führt. Ein ungelöstes Problem der Behandlung von Schwarzwasser ist die ungenügende Trennschärfe der Abtrennung von Toilettenpapier. Fest/Flüssiggemische sind ein häufiges Phänomen in Industrie und Siedlungswirtschaft - entsprechend vielfältig sind die Verfahren zur Fest/Flüssigtrennung. Häufig sind manche Trennverfahren für die einen Gemische geeignet (z.B. Siebtrommeln für granulathaltige Wässer), für andere jedoch völlig ungeeignet (Siebtrommeln für fetthaltige Wässer). Es müssen also viele verschiedene Verfahren zur Fest/Flüssigtrennung eingesetzt werden, obwohl es an sich nur ein einziger Verfahrensschritt ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu lindern oder zu überwinden. Insbesondere ist es eine Aufgabe, ein verbessertes und/oder alternatives Verfahren bzw. eine verbesserte und/oder alternative Vorrichtung zur Abtrennung bereitzustellen. Diese Aufgabe(n) wird/werden gelöst durch den Gegenstand der vorliegenden Ansprüche sowie die nachfolgend diskutierten bevorzugten Aspekte der vorliegenden Erfindung.
Insbesondere ist ein Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus einem feststoffhaltigen, flüssigen Medium offenbart, das die folgenden Schritte umfasst:
(a) Beschickung des zu trennenden Medium/Feststoffgemisches auf eine feststoffabfangende Oberflächenstruktur, wobei das feststoffhaltige, flüssige Medium in ein feststoffangereichertes Medium und in eine feststoffabgereicherte Flüssigkeit überführt wird, und wobei sich die feststoffabfangenden Oberflächenstruktur nicht dreht oder unterhalb der feststoffabtrennenden Mindestdrehzahl,
(b) Ableitung der feststoffabgereicherten Flüssigkeit, und vorzugsweise
(c) Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur, bis das feststoffangereicherte Medium durch Fliehkraft von der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur abgetrennt wird.
Das feststoffhaltige, flüssige Medium wird vorteilhaft in ein feststoffangereichertes Medium und in eine feststoffabgereicherte Flüssigkeit überführt bzw. getrennt. Es findet somit hier also eine zumindest teilweise (Ab)Trennung bzw. Überführung des feststoffhaltigen, flüssigen Mediums in 1) feststoffarmes flüssiges Medium bzw. feststoffabgereicherte Phase bzw. feststoffabgereicherte Flüssigkeit, und
2) flüssigkeitsarme Feststoffe bzw. feststoffangereicherte Phase bzw. feststoffangereichtertes Medium
statt. Die Begriffe zu 1) und zu 2) werden hier jeweils als Synonyme gebraucht.
Das Verfahren urnfasst zweckmäßig die Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur, insbesondere derart, dass das feststoffangereicherte Medium durch Fliehkraft von der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur abgetrennt wird.
Beim Beschicken, beim Trennen und/oder beim Überführen kann sich die feststoffabfangende Oberflächenstruktur beispielsweise unterhalb der feststoffabtrennenden Mindestdrehzahl drehen. In einer weiteren Ausgestaltung dreht sich die feststoffabfangende Oberflächenstruktur beim Beschicken beim Trennen und/oder beim Überführen nicht.
Die feststoffabtrennende Mindestdrehzahl ist hier vorzugsweise die Drehzahl, ab der sich zumindest ein Teil, bevorzugt ein Großteil des (ab)getrennten bzw. überführten feststoffangereicherten Mediums aus der feststoffabfangende Oberflächenstruktur wieder löst. Die Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur erfolgt vorzugsweise oberhalb der feststoffabtrennenden Mindestdrehzahl, die vorzugsweise von der Fliehkraft abhängt.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich insbesondere die Feststoffrückhaltefähigkeit des Prinzips einer feststoffabfangenden Oberflächenstruktur zu Nutze, vorzugsweise ähnlich der einer Bürste und/oder besonders vorzugsweise der von Membranen, wobei die Porengrößen der Membranen zweckmäßig alle Größen unterhalb 0,1 mm, bevorzugt unterhalb von 0,1 μητι, ferner vorzugsweise unterhalb 100 nm, und besonders vorzugsweise unterhalb 5 nm umfassen können, verbunden mit der Säuberung der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur durch mechanische Kräfte, besonders vorzugsweise durch Fliehkraft und/oder Druck. Es handelt sich also besonders vorzugsweise um einen Drehkörper, der mit einer feststoffabfangenden Oberflächenstruktur ausgestattet ist, auf der das zu trennende Medium (vorzugsweise wässrige Medien, besonders vorzugsweise Schwarzwasser) aufgetragen wird. Dabei kann die flüssige Phase weitestgehend feststofffrei durch die feststoffabfangende Oberflächenstruktur hindurch sickern, bzw. gesaugt und über einen Auffangtrichter abgeleitet werden, während die Feststoffe überwiegend durch die feststoffabfangende Oberflächenstruktur festgehalten werden. Durch intermittierende Rotation des Drehkörpers kann beispielsweise die feststoffabfangende Oberflächenstruktur von den abgetrennten Feststoffen durch Fliehkraft, bzw. durch Druck entgegen der Fließ-, bzw. Saugrichtung wieder befreit, und weiterhin verstopfungsfrei betrieben werden.
Das Verfahren kann auch ohne sich bewegende Teile ausgeführt werden. Hierbei können die Feststoffe intermittierend mittels eines stoßartig abgelassenen Überdrucks aus der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur entfernt werden, während die feststoffabgereicherte Flüssigkeit alterierend mittels Unterdruck durch die feststoffabfangenden Oberflächenstruktur abgesaugt werden kann. Mit anderen Worten kommt alternativ oder zusätzlich zur Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur ein Druckstoß insbesondere nach dem Filtrationsvorgang zum Einsatz, der hinsichtlich Größe und Anordnung derart gestaltet ist, dass das feststoffangereicherte Medium aufgrund des Druckstoßes, eventuell in Kombination mit der Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur, von der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur abgetrennt wird. Ferner kann also die Vorrichtung und/oder das Verfahren derart gestaltet sein, dass beispielsweise zumindest während des Beschickens ein Unterdruck in der Vorrichtung die feststoffabgereicherte Flüssigkeit zumindest teilweise absaugt.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die feststoffabfangenden Oberflächenstruktur einfach demontier- und wieder montierbar, beispielsweise mittels eines oder mehrerer Clippverschlüsse und/oder Rastmittel.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die feststoffabfangende Oberflächenstruktur an spezielle Anforderungen des Fest/Flüssiggemisches angepasst, optimiert und eingebaut werden. So eignen sich bürsten- bzw. rasenartige Oberflächenstrukturen besser zum Rückhalten von Fasern, während tannenbaumartige Oberflächenstrukturen sich besser zum Rückhalt granulärer Feststoffe eignen. Somit handelt es sich um eine Vorrichtung zur Fest/Flüssigtrennung, die zieloptimiert für die verschiedensten Anforderungen angepasst, und eingesetzt werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist hydraulisch unterhalb oder anstatt der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur eine Filtrationsvorrichtung, vorzugsweise eine Ultra-, oder Mikrofiltrationsmembran, vorgesehen, mit der sehr kleine Feststoffe, die durch die feststoffabfangende Oberflächenstruktur hindurch permeiren, zurück gehalten werden können. Nach dem Filtrationsvorgang wird diese Filtrationsvorrichtung - ebenso wie die feststoffabfangende Oberflächenstruktur - durch Fliehkraft und/oder durch Druck entgegen der Fließ- bzw. Saugrichtung wieder von den zurückgehaltenen Feststoffen befreit.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Filtrationsvorrichtung unterhalb der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur auf einem separaten Drehkörper montiert, der bevorzugt gesondert rotieren oder mit Druck entgegen der Fließrichtung beaufschlagt werden kann.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt die Filtrationsvorrichtung unterhalb der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur während der Fest/Flüssig-Trennphase auf dem Auffangtrichter auf und wird durch Unterdruck festgesaugt, während sie während der Drehphase einen Abstand zum Auffangtrichter aufweist. In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dieser Abstand durch die Fliehkräfte während der Rotation verursacht.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist also ein Verfahren zur Abtrennung von suspendierten und/oder nichtsuspendierten Feststoffen mit folgenden Merkmalen:
1. Regel- und/oder steuerbares Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus einem feststoffhaltigen, flüssigen Medium, das die folgenden Schritte umfasst:
(a) Beschickung des zu trennenden Medium/Feststoffgemisches auf eine feststoffabfangende Oberflächenstruktur mit, oder ohne Drehung der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur unterhalb der feststoffabtrennenden Mindestdrehzahl durch Fliehkraft, und
(b) Ableitung des feststoffabgereicherten Mediums hydraulisch unterhalb der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur und/oder durch die feststoffabfangende Oberflächenstruktur hindurch und/oder an und/oder auf ihr entlang, und
(c) Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur, bis das feststoffangereicherte Medium durch Fliehkraft von der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur abgetrennt wird, und
(d) ein-, oder mehrmalige Wiederholung der Schritte (a) bis (c).
Verfahren nach Punkt 1 , wobei das feststoffabgereicherte Medium nach Schritt (b)
(b.i) einer Filtration unterzogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei zwischen Schritt (b) und (c)
(b.ii) eine regel-, und/oder steuerbare Ruhephase eingelegt wird, währenddessen die feststoffabfangende Oberflächenstruktur nicht gemäß (a) beschickt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die abfiltrierten Feststoffe nach (b.i) von der Filtrationsvorrichtung durch
(b.iii) Fliehkraft mittels Rotation entfernt werden, wobei die Rotation gleichzeitig mit Schritt (c), oder nicht gleichzeitig erfolgen kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei während Schritt (c)
(b.iv) eine regel-, und/oder steuerbare Ruhephase der Beschickung gemäß Schritt (a) eingelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Filtration (b.i) durch Unterdrück erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei der Unterdruck erst kurz vor Schritt (c) aufgelöst wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die abgetrennten Feststoffe nach Schritt (c)
(c.i) an einer Prallwand aufgefangen werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die abgetrennten Feststoffe nach Schritt (c.i)
(c.ii) mit einem vorzugsweise rotierenden Räumer zum weiteren Abtransport geschoben werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Rotationsrichtung der jeweiligen Schritte (c) und (c.ii) für sich selbst, und/oder in der Abfolge entgegengesetzt sein kann. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Schritte (c) und (c.ii)
(c.iii) mittels desselben Antriebs geregelt und/oder gesteuert durchgeführt werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die abgetrennten Feststoffe nach Schritt (c.ii)
(c.iv) mit einer rotierenden Schnecke aus der Vorrichtung heraus transportiert werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur (c) die Abtrennung der Feststoffpartikelgrößen regeln und/oder steuern kann. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Porengrößen der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur die Abtrennung der Feststoffpartikelgrößen regeln und/oder steuern kann. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei das zu trennende, feststoffhaltige Flüssigmedium Schwarzwasser aus Toiletten mit, oder ohne Urinalabwasser ist.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei das Verfahren kontinuierlich von einem, oder mehreren, batchweise betriebenen Modulen betrieben wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei bei kontinuierlichem Betrieb mit einem Modul gemäß Anspruch (16) eine Aufstauvorrichtung vor Schritt (a) ist, in der das Medium/Feststoffgemisch sich während des Beschickungsstopps sammeln kann.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Beschickungsphase gemäß (a) des zweiten Moduls beginnt, während das erste Modul sich vor Phase (c) oder (b.ii) befindet.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die feststoffabfangende Oberflächenstruktur ausgebaut, und durch eine andere ersetzt werden kann und wobei die feststoffabfangende Oberflächenstruktur an ein spezielles Fest/Flüssig Gemisch angepasst werden kann.
Die hier offenbarte Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen aus einem feststoffhaltigen, flüssigen Medium umfasst beispielsweise folgende Einrichtungen:
(a) eine Einrichtung 1 , 1a, 1b zur Beschickung des zu trennenden Medium/Feststoffgemisches
(b) eine vorzugsweise drehbare und vorzugsweise flüssigkeitsdurchlässige Einrichtung 3 zum Abfangen von Feststoffen, und/oder
(c) eine Einrichtung 4 zur Rotation der feststoffabfangenden Einrichtung 3, durch die das feststoffangereicherte Medium, besonders vorzugsweise durch Fliehkraft, von der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur 3 abgetrennt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine oder mehrere Einrichtungen zur Abtrennung von Feststoffen aus flüssigen Medien mit folgenden Merkmalen.
Regel- und/oder steuerbare Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen aus einem feststoffhaltigen, flüssigen Medium, das die folgenden Einrichtungen umfasst:
(d) Einrichtung zur Beschickung des zu trennenden Medium/Feststoffgemisches
(e) eine vorzugsweise drehbare und vorzugsweise flüssigkeitsdurchlässige Einrichtung zum Abfangen von Feststoffen und ,
(f) Einrichtung zur Rotation der feststoffabfangenden Einrichtung, durch die die feststoffangereicherte Phase besonders vorzugsweise durch Fliehkraft von der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur abgetrennt wird, und
(g) Einrichtung zur ein-, oder mehrmaligen Wiederholung der Schritte (a) bis (c).
Vorrichtung nach Punkt 1 , wobei die Vorrichtung nach (b) eine
(b.i) Einrichtung zur Filtration umfasst
Vorrichtung nach Punkt 1 oder 2, wobei die Abtrennung der feststoffangereicherten Phase kontinuierlich von einem, oder mehreren, batchweise betriebenen Vorrichtungen betrieben wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei zwischen Einrichtungen (a) und (b)
(a,i) eine regel-, und/oder steuerbare Einrichtung zur Ruhephase ist, währenddessen die feststoffabfangende Oberflächenstruktur nicht gemäß Einrichtung (a) beschickt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei während des Rotationsbetriebs in (b)
(a.ii) eine regel-, und/oder steuerbare Ruhephase der Beschickung gemäß Schritt (a) eingelegt wird. orrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die abgetrennten Feststoffe nach Schritt (c)
(c.i) an einer Prallwand aufgefangen werden. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die abgetrennten Feststoffe nach Schritt (c.i)
(c.ii) mit einer vorzugsweise rotierenden Einrichtung zum weiteren Abtransport geschoben werden. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Rotationsrichtung der jeweiligen Schritte (c) und (c.ii) für sich selbst, und/oder in der Abfolge entgegengesetzt sein kann. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Schritte (c) und (c.ii)
(c.iii) mittels derselben Einrichtung zum Antrieb geregelt und/oder gesteuert durchgeführt werden.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen (1) bis (8), wobei die abgetrennten Feststoffe nach Schritt (c.ii)
(c.iv) mit einer rotierenden Schnecke aus der Vorrichtung heraus transportiert werden. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur (c) die Abtrennung der Feststoffpartikelgrößen regeln und/oder steuern kann. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Porengrößen der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur die Abtrennung der Feststoffpartikelgrößen regeln und/oder steuern können. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei das zu trennende, feststoffhaltige Flüssigmedium Schwarzwasser aus Toiletten mit, oder ohne Urinalabwasser ist. 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei das Verfahren kontinuierlich von einem, oder mehreren, batchweise betriebenen Modulen betrieben wird.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Einrichtung zur Beschickung gemäß (a) des zweiten Moduls beginnt, während das erste Modul sich vor Phase (c), (b.i) oder (b.ii) befindet.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die feststoffabfangende Oberflächenstruktur ausgebaut, und durch eine andere ersetzt werden kann, und wobei die feststoffabfangende Oberflächenstruktur an ein spezielles Fest/Flüssig Gemisch angepasst werden kann.
Nachfolgend werden die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch die einzelnen Schritte des Verfahrens zum Abtrennen von
Feststoffen aus einem flüssigem Medium,
Fig. 2a eine Schnittansicht entlang der Linie A - B der Figur 2b, und
Fig. 2b eine Schnittansicht entlang der Linie C - D der Figur 2a.
Fig. 1 beschreibt das erfindungsgemäße Verfahren. Bezugszeichen 1 zeigt dabei die Beschickung der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur des erfindungsgemäßen Verfahrens zur FFT. Bezugszeichen 2 zeigt das Abtrennen der feststoffabgereicherten Flüssigkeit, bevorzugt auch durch Permeation mit oder ohne Unterdruck.
Bezugszeichen 3 2:eigt den Beschickungsstopp, nachdem die feststoffabfangende Oberflächenstruktur des erfindungsgemäßen Verfahrens zur FFT mit Feststoffen beladen ist und die verbleibende feststoffabgereicherten Flüssigkeit bzw. Phase hindurch sickern, bevorzugt abgesaugt und abfließen kann. Das Bezugszeichen 4 zeigt die anschließende Rotation der feststoffabfangende Oberflächenstruktur, insbesondere nachdem der Unterdruck aufgehoben wurde. Bezugszeichen 5 zeigt die Rotation der feststoffabfangende Oberflächenstruktur ohne einen (gesteuerten oder geregelten) Beschickungsstopp, insbesondere während einer Zeit, in der bevorzugt kein Zufluss eines Fest/Flüssiggemisches erfolgt. Das Bezugszeichen 6 zeigt die Abtrennung der Feststoffe von der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur, besonders vorzugsweise durch Fliehkraft. Das Abtrennen der abgefangenen Feststoffe und/oder einzelnen Substanzen kann auch durch Ablösung mittels chemischer und/oder physikalischer Verfahren erfolgen. Das Bezugszeichen 7 zeigt den Rotationsstopp der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur, nachdem die Feststoffe abgeschleudert wurden, und Bezugszeichen 8 zeigt die Wiederholung der Verfahrensschritte 1 bis 7. Es findet somit also im Wesentlichen eine Trennung des feststoffhaltigen Flüssigmediums in 1) feststoffarmes Flüssigmedium bzw. feststoffabgereicherte Phase und 2) flüssigkeitsarme Feststoffe bzw. feststoffangereicherte Phase statt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nun in einer besonders bevorzugten Ausführungsform anhand der Fig. 2a, 2b beschrieben werden. Bevorzugt ist in diesem Beispiel eine Filtrationsvorrichtung in die feststoffabfangende Oberflächenstruktur integriert. Die Filtrationsvorrichtung kann aber auch in anderen Ausführungsformen von der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur separiert konstruiert und betrieben werden.
Zur Verdeutlichung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Schnittdarstellungen 2a und 2b erläutert.
Dabei zeigt das Bezugszeichen 1 die Einrichtung 1 zur Beschickung der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur 3 des erfindungsgemäßen Verfahrens zur FFT mit dem Einlaufrohr 1 , sowie dem vorzugsweise runden Einlaufverteiler 1a mit Überlaufkante 1b. Durch das Einlaufrohr 1 gelangt das feststoffhaltige Flüssigmedium in den Einlaufverteiler 1a, über dessen Kante 1b es schließlich in den Trennraum strömt. Der Durchmesser des Einlaufverteilers 1a richtet sich vorzugsweise nach der Ausgestaltung des Drehkörpers 4 und bestimmt die Mindestfliehkraft zur Entfernung bzw. Abtrennung der Feststoffe, neben der Drehzahl des Drehkörpers selbst, mit.
Bezugszeichen 2 zeigt einen (Kopf)Verteiler 2. Ein solcher Verteiler 2 kann oberhalb und insbesondere auf einem drehbaren und bevorzugt rundem Körper vorgesehen sein. Der Verteiler 2 dient insbesondere dazu, das feststoffhaltige Flüssigmedium zumindest teilweise zu verteilen. Bezugszeichen 3 zeigt die feststoffabfangende Oberflächenstruktur 3 der Vorrichtung in einer besonders bevorzugten, bürstenartigen Struktur. Auf der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur 3 bleibt zumindest ein wesentlicher Teil, bevorzugt ein Großteil, der Feststoffe oder sogar alle Feststoffe hängen. Somit werden von dem Flüssigkeitsmedium die Feststoffe, oder zumindest ein wesentlicher Teil bzw. ein Großteil davon, abgetrennt. Das abgetrennte Flüssigkeitsmedium wird als feststoffabgereicherte Flüssigkeit oder feststoffarme Flüssigkeit bezeichnet. Die feststoffabgereicherte Flüssigkeit kann zweckmäßig durch die feststoffabfangende Oberflächenstruktur hindurch sickern und abfließen. Der Drehkörper kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform nicht rund, sondern mehreckig sein. Die feststoffabfangende Oberflächenstruktur 3 ist dabei vorzugsweise eine anpassungsfähige Variable der Vorrichtung. Neben der geometrischen Ausgestaltung der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur 3 (Noppen, Fasern, etc.) können auch andere chemische und/oder physikalische und/oder biologische Eigenschaften bestimmter Oberflächenmaterialien (z.B. lipophile Oberflächen bei der Abtrennung von Fetten oder Ölen) zum Einsatz kommen. Auch Nanobeschichtungen sind hier denkbar, ebenso wie biologische Rezeptoren (z.B. Antikörper) zur Isolation bestimmter Substanzen.
Das Bezugszeichen 4 zeigt den hier rotierbaren Drehkörper 4, auf der die feststoffabfangende Oberflächenstruktur 3 befestigt sein kann. Die Ausgestaltung der Geometrie des Drehkörpers 4 sowie die zur Ablösung der abgefangenen Feststoffe notwendigen Trennkräfte bestimmen dessen Mindestdrehzahl und/oder Maximaldrehzahl zumindest mit. Kleinere Drehzahlen können auch zur Sortierung von abtrennbaren Feststoffen genutzt werden. Statt einer vertikalen Rundung bzw. einer nach innen gewölbten Mantelfläche kann der (Dreh)Körper auch gradlinig, bevorzugt kegelstumpfförmig nach unten verbreiternd verlaufen, oder mit einer oder mehreren Ecken nach außen hin flacher werden. Dabei wird die zunehmende Abflachung des Drehkörpers 4 nach unten gezielt genutzt. Mit Zunahme der Breite der Fließstrecke nimmt die Fließgeschwindigkeit ab, damit kann auch die Feinheit der feststoffabfangende Oberflächenstruktur zunehmen und damit auch die Feinheit der zurückgehaltenen Feststoffe. Andererseits nimmt die Fliehkraft beim Rotieren der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur 3 mit zunehmenden Durchmessern zu, so dass die feineren Partikel auch wieder abgetrennt werden können. Die zur Abtrennung der zur Abtrennung vorgesehenen Feststoffe notwendigen Zentrifugalkraft FZf berechnet sich aus der Masse des kleinsten abzutrennenden Partikels m, der Bahngeschwindigkeit v und dem Krümmungsradius der Bahn H des Drehkörpers: v2
| Zfj = m—
R (l)
Wenn die spezifischen Haftkräfte (Adhäsion, Kohäsion, etc.) des kleinsten abzutrennenden Partikels bekannt sind, errechnet sich dadurch die mindestens notwendige Zentrifugalkraft FZf, da die Zentrifugalkraft die spezifische Haftkraft übersteigen muss, damit der Feststoff abgetrennt wird. Aus der notwendigen Zentrifugalkraft wiederum ergibt sich dann die notwendige Rotationsgeschwindigkeit iü des Drehkörpers 4 in Abhängigkeit des jeweiligen Radius r des Drehkörpers aus der Formel:
F = πιωΑτ (2).
Mit diesen mathematischen Zusammenhängen lassen sich alle notwendigen Drehzahlen, Formen und die korrespondierenden Abtrenneigenschaften an jedem Punkt einer feststoffabfangenden Oberflächenstruktur 3 mathematisch beschreiben, und diese somit an die jeweiligen Anforderungen eines spezifischen Fest/Flüssiggemisches theoretisch anpassen und optimieren.
Zur Isolation bestimmter Feststoffe können auch Eigenschaften und/oder Einrichtungen an/auf der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur 3 genutzt werden, um die Haftkräfte für diese Feststoffe zu erhöhen, so dass die Abtrennung der anderen abgefangenen Feststoffe die zur Isolation bestimmten Feststoffe auf der feststoffabfangenden Oberflächenstrukturen konzentriert .
Versuche haben gezeigt, dass sich Langhalm-Kunstrasenbeläge mit einer Halmlänge von ca. 4 bis 7 cm beispielsweise ausgezeichnet zum Abfangen homogenisierten Toilettenpapiers eignen. Mit einer hohen Beladekapazität von mehr als 2 Blatt Toilettenpapier pro cm2 konnten Rückhaltegrade von 99,98% erreicht werden, und die feststoffangereicherte Fraktion konnte mit einem Wassergehalt von um 70 - 80% bei einer Drehzahl von ca. 800 U/min und einem Radius von > ca. 40 cm und einem horizontalen Neigungswinkel von ca. 16° nahezu rückstandsfrei wieder abgeschleudert werden.
Das Bezugszeichen 5 zeigt eine der Öffnungen 5 des Drehkörpers 4, durch die die feststoffabgereicherte Phase in die innere Seite des Drehkörpers 4 fließen, bzw. gesaugt werden kann, wobei die Öffnungen 5 besonders vorzugsweise auch Poren einer Membran sein können. Die Membranfläche muss dabei nicht gleich der Fläche der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur 3 sein - sie kann sich auch auf die in Fliehkraftrichtung äußeren Bereiche des Drehkörpers beschränken. Die hydraulisch geforderte Durchflussmenge ist bei der Flächenbemessung der Filtrationsfläche aber jedenfalls die bestimmende Größe.
Das Bezugszeichen 6 zeigt Befestigungsstreben 6, mit denen der Drehkörper an der Achse 8 befestigt ist. Das Bezugszeichen 7 zeigt einen Überlaufschutz 7 am unteren Ende des Drehkörpers 4, mit dem ein Ablaufen der feststoffabgereicherte Phase in den Transport-Rundkanal 12 der feststoffangereicherten Phase verhindert wird. Das Bezugszeichen 8 zeigt die Achse 8, die von einem Motor angetrieben wird und mit der der Drehkörper 4 rotiert werden kann.
Das Bezugszeichen 9 zeigt die Auffangwanne 9 für die durch die feststoffabfangende Oberflächenstruktur 3 hindurch gesickerte feststoffabgereicherte Phase. Besonders vorzugsweise sitzt der Drehkörper 4 während der Beschickungsphase auf dem Rand der Auffangwanne 9 auf, und ein Unterdruck wird in dem so entstehenden Raum appliziert, mit dem die feststoffabgereicherte Phase durch die Öffnungen 5 gesaugt wird. Dabei kann sich der Körper 4 drehen, oder nicht.
Das Bezugszeichen 10 zeigt das Ablaufrohr 10 der in der Auffangwanne 9 aufgefangenen feststoffabgereicherte Phase. Das Bezugszeichen 11 zeigt die vorzugsweise runde oder mehreckige Prallwand 11 , an die die feststoffangereicherte Phase durch den rotierenden Drehkörper 4 geschleudert wird. Das Bezugszeichen 12 zeigt den vorzugsweise runden Transportkanal 12, in den die feststoffangereicherte Phase an Prallwand 11 entlang hineinrutscht. Das Bezugszeichen 13 zeigt die Achsenbefestigung 13 des drehbaren Räumers der feststoffabgereicherte Phase. Das Bezugszeichen 14 zeigt den drehbaren Räumer 14, mit dem an Prallwand 11 verbleibende Feststoffe gesammelt werden können, und mit dem die feststoffangereicherte Phase, die sich im Transportkanal 12 gesammelt hat, zur Schnecke 15 geschoben werden kann. Das Bezugszeichen 15 zeigt die Transportschnecke 15, mit der die feststoffangereicherte Phase aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung heraus transportiert werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus einem feststoffhaltigen, flüssigen Medium, das die folgenden Schritte umfasst:
(a) Beschickung des zu trennenden Medium/Feststoffgemisches auf eine feststoffabfangende Oberflächenstruktur, durch die das feststoffhaltige, flüssige Medium in ein feststoffangereichertes Medium und in eine feststoffabgereicherte Flüssigkeit mit oder ohne Drehung der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur unterhalb der feststoffabtrennenden Mindestdrehzahl durch Fliehkraft überführt wird,
(b) Ableitung der feststoffabgereicherten Flüssigkeit, und
(c) Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur, bis das feststoffangereicherte Medium durch Fliehkraft von der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die feststoffabgereicherte Flüssigkeit nach dem Ableiten
(b.i) einer Filtration mittels einer Filtrationsvorrichtung unterzogen wird, vorzugsweise eine Mikrofiltration und/oder eine Ultrafiltration.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen dem Ableiten und der Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur
(b.ii) eine Ruhephase eingelegt wird, währenddessen die feststoffabfangende Oberflächenstruktur nicht beschickt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die abfiltrierten Feststoffe von der Filtrationsvorrichtung durch
(b.iii) Fliehkraft mittels Rotation entfernt werden, wobei die Rotation bevorzugt gleichzeitig mit der Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei während der Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur
(b.iv) eine Ruhephase der Beschickung eingelegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Filtration (b.i) unter Unterdruck erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Unterdruck erst kurz vor der Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur aufgelöst wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das feststoffangereicherte Medium nach der Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur
(c.i) an einer Prallwand aufgefangen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das feststoffangereicherte Medium nach dem Auffangen an der Prallwand
(c.ii) mit einem vorzugsweise rotierenden Räumer zum weiteren Abtransport geschoben wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Rotationsrichtung der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur, der Filtrationsvorrichtung und/oder des Räumers für sich selbst, und/oder in der Abfolge entgegengesetzt sein kann.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die feststoffabfangende Oberflächenstruktur, die Filtrationsvorrichtung und/oder der Räumer
(c.iii) mittels desselben Antriebs angetrieben werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei das feststoffangereicherte Medium nach dem Schieben mit dem Räumer
(c.iv) mit einer rotierenden Schnecke aus der Vorrichtung heraus transportiert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur die Abtrennung der Feststoffpartikelgrößen regeln und/oder steuern kann.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Porengrößen der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur die Abtrennung der Feststoffpartikelgrößen regeln und/oder steuern kann.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das zu trennende, feststoffhaltige Flüssigmedium Schwarzwasser aus Toiletten mit, oder ohne Urinalabwasser ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Verfahren kontinuierlich von einem, oder mehreren, batchweise betriebenen Modulen betrieben wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei bei kontinuierlichem Betrieb, vorzugsweise mit einem Modul gemäß Anspruch (16), eine Aufstauvorrichtung vorgesehen ist, in der das feststoffhaltige, flüssige Medium sich insbesondere während des Beschickungsstopps sammeln kann.
18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Beschickungsphase des zweiten Moduls beginnt, während das erste Modul in einem Beschickungsstopp bzw. sich vor bzw. in der Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur) oder der Ruhephase befindet.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die feststoffabfangende Oberflächenstruktur ausgebaut, und durch eine andere ersetzt werden kann, und wobei die feststoffabfangende Oberflächenstruktur an ein spezielles Fest/Flüssig Giemisch angepasst werden kann.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die feststoffabgereicherte Flüssigkeit hydraulisch unterhalb der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur abgeleitet wird
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die feststoffabgereicherte Flüssigkeit durch die feststoffabfangende Oberflächenstruktur hindurch und/oder an und/oder auf ihr entlang abgeleitet wird.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte mehrmals wiederholt werden.
23. Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen aus einem feststoffhaltigen, flüssigen Medium, das die folgenden Einrichtungen umfasst:
(a) eine Einrichtung (1 , 1a, 1b) zur Beschickung des zu trennenden Medium/Feststoffgemisches
(b) eine vorzugsweise drehbare und vorzugsweise flüssigkeitsdurchlässige Einrichtung (3) zum Abfangen von Feststoffen, und
(c) eine Einrichtung (4) zur Rotation der feststoffabfangenden Einrichtung (3), durch die das feststoffangereicherte Medium, besonders vorzugsweise durch Fliehkraft, von der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur (3) abgetrennt wird.
24. Vorrichtung nach Anspruch (23), wobei die Vorrichtung eine Filtrationvorrichtung umfasst, wobei die Porengrößen der Filtrationsvorrichtung kleiner 0,1 pm, vorzugsweise kleiner 100 nm, und besonders vorzugsweise kleiner 5 nm betragen.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, wobei die Abtrennung des feststoffangereicherten Mediums kontinuierlich von einem, oder mehreren, batchweise betriebenen Vorrichtungen betrieben wird.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, ferner mit einer Einrichtung zum Regeln und/oder Steuern der Ruhephase(n), während dessen die feststoffabfangende Oberflächenstruktur (3) nicht beschickt wird.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüchen 23 bis 26, wobei während des Rotationsbetriebs eine Ruhephase der Beschickung eingelegt wird.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, ferner mit einer Prallwand (12) zum Auffangen der Feststoffe.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, ferner mit einer vorzugsweise rotierenden Einrichtung (14) zum Abtransport der Feststoffe von der Prallwand (12).
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 29, wobei die Rotationsrichtung der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur, der Filtrationsvorrichtung und/oder des Räumers für sich selbst, und/oder in der Abfolge entgegengesetzt sein kann.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 30, ferner mit Antrieb, der dazu geeignet ist, die feststoffabfangenden Oberflächenstruktur, die Filtrationsvorrichtung und/oder des Räumer anzutreiben.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 31 , ferner mit einer rotierenden Schnecke (15) zum Transport des feststoffangereicherten Mediums aus der Vorrichtung heraus.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 32, wobei Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Rotationsgeschwindigkeit der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur die Abtrennung der Feststoffpartikelgrößen regeln und/oder steuern kann.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 33, wobei Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Porengrößen der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur die Abtrennung der Feststoffpartikelgrößen regeln und/oder steuern können.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 34, wobei Vorrichtung geeignet ist feststoffhaltiges Flüssigmedium wie Schwarzwasser aus Toiletten mit oder ohne Urinalabwasser zu trennen.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 35, wobei Vorrichtung geeignet ist, das Verfahren kontinuierlich von einem oder mehreren, batchweise betriebenen Modulen zu betreiben.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die Einrichtung zur Beschickung des zweiten Moduls beginnt, während das erste Modul sich vor Phase (c), (b.i) oder (b.ii) befindet.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 37, wobei die feststoffabfangende Oberflächenstruktur ausgebaut und durch eine andere ersetzt werden kann, und wobei die feststoffabfangende Oberflächenstruktur an ein spezielles Fest/Flüssig Gemisch angepasst werden kann.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 38, wobei die Vorrichtung einen Körper (4) umfasst, an dem die feststoffabfangende Oberflächenstruktur (3) ausgebildet ist.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei der Körper (4) ein Drehkörper (4) ist.
41. Vorrichtung nach Anspruch 39 oder 40, wobei der Körper (4) im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 41 , wobei die Mantelfläche nach innen gewölbt ist.
43. Vorrichtung nach Anspruch 41 oder 42, wobei die Grundfläche des Kegelstumpfes rund oder mehreckig ist.
44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 43, wobei die Filtrationseinrichtung eine Membran umfasst, insbesondere eine Ultra- oder Mikrofiltrationsmembran, bevorzugt mit einer Porengröße unterhalb von 0,5 mm, und besonders bevorzugt unterhalb von 0,1 mm.
45. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 44, wobei die Oberflächenstrukturen (3) bürstenförmig, rasenförmig und/oder tannebaumfönmig ausgebildet sind.
46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 45, wobei die Oberflächenstrukturen (3) Noppen, Borsten oder Fasern aufweisen.
47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 46, wobei die Feinheit der feststoffabfangende Oberflächenstruktur (3) mit zunehmendem Radius der Oberflächenstruktur (3) zunimmt.
48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 47, wobei die Filtrationsvorrichtung bzw. die Membran in den äußeren Bereichen des Drehkörpers (4) angeordnet sind.
49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 48, wobei Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass zumindest während des Beschickens und vorzugsweise vor der Rotation ein Unterdruck in der Vorrichtung die feststoffabgereicherte Flüssigkeit zumindest teilweise absaugt.
50. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 49, wobei die Vorrichtung zumindest einen Druckstoß, bevorzugt nach dem Filtrationsvorgang und besonders bevorzugt nach Anlegen eines Unterdrucks, ausübt, der hinsichtlich Größe und Anordnung derart gestaltet ist, dass das feststoffangereicherte Medium aufgrund des Druckstoßes, eventuell in Kombination mit der Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur (3), von der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur (3) abgetrennt wird.
51. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 50, wobei die Filtrationsvorrichtung auf einem separaten Körper, insbesondere einem separat drehbaren Körper vorgesehen ist.
52. Vorrichtung nach Anspruch 51 , wobei der separaten Körper mit Druck entgegen der Fließrichtung der Flüssigkeit beaufschlagbar ist.
53. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 52, wobei die Filtrationsvorrichtung unterhalb der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur angeordnet ist.
54. Vorrichtung nach Anspruch 53, wobei die Filtrationsvorrichtung derart konfiguriert ist, dass sie während des Beschickens, Ableitens und/oder des Filtrierens auf einer Auffangwanne (9) aufliegt und während der Rotation der feststoffabfangenden Oberflächenstruktur (3) von der Auffangwanne (9) beabstandet ist.
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CN110215149A (zh) * 2019-05-24 2019-09-10 中国航天空气动力技术研究院 一种无异味气动热厕具、安装方法及其应用

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