DD206937A3

DD206937A3 - FLAT MEMBRANE TRENNGERAET

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Publication number: DD206937A3
Authority: DD
Publication date: 1984-02-15

Abstract

Flachmembran-Trenngeraet, insbesondere zum Abtrennen von geloesten und teilweise auch suspendierten Stoffen aus echten und kolloidalen Loesungen, welches ein guenstigeres Verhaeltnis von Trennleistung und Energieaufwand sowie eine gesteigerte Feststoffbelastbarkeit erreichen soll. Dabei soll nicht nur eine vollkommen ausgeglichene Randstroemung erzeugbar werden, sondern durch die Gestaltung des Trenngeraetes die Wirkung von Coriolis- und Zentripetalkraeften sowie der Fluessigkeitsreibung so beruecksichtigt werden, dass eine annaehernde Geschwindigkeitskonstanz und schon bei geringen Umlaufmengen eine ueber die Gesamtflaeche reichende Turbulenz gewaehrleistet wird. Die Loesung besteht darin, dass Behaelter und Scheibenpaket derart gestaltet und bemessen sind, dass eine Form und Antrieb unterschiedlich ausfuehrbarer Ruehrer zwischen Behaelter und Scheibenpaket einsetzbar wird, der die bei der Drallstroemung erforderliche Umfangsgeschwindigkeit gemeinsam fuer alle durch die Scheibenabstaende gebildeten am aeusseren und inneren Radius offenen Depolarisierungsspalten erzeugt.Flat membrane separator, in particular for separating dissolved and partially suspended materials from real and colloidal solutions, which should achieve a favorable ratio of separation efficiency and energy expenditure as well as an increased solids load capacity. It should not only be a perfectly balanced Randstroemung generated, but by the design of the Trenngeraetes the effect of Coriolis and Zentripetalkraeften and the fluid friction are taken into account that an annaehernde constant speed and even at low circulating amounts over the entire area reaching turbulence is guaranteed. The solution is that container and disk pack are designed and dimensioned such that a shape and drive differently executable stirrer between the container and disk pack is used, the speed required for the swirl flow together for all open by the Scheibenabstaende formed on the outer and inner radius Depolarisierungsspalten generated.

Description

Titel der Erfindung Flachmembran-Trenngerät Anwendungsgebiet der ErfindungTitle of the invention Flat membrane separating device Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Flachmembran-Trenngerät, mit dem llembranprozesse wie die Ultrafiltration, Reversosmose und dergleichen zum Abtrennen von gelösten und teilweise auch suspendierten Stoffen aus echten und kolloidalen Lösungen durchgeführt werden können.The invention relates to a flat membrane separation device, with the llembran processes such as ultrafiltration, reverse osmosis and the like for separating dissolved and partially suspended materials from real and colloidal solutions can be performed.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind bereits verschiedene Arten von Flachmembran-Trermgeräten bekannt-» Bei ihnen wird durch unterschiedliche !.lintel jeweils eine Flüssigkeitsströmung an der Membranoberfläche erzeugt, die prozeßhemmende Deckschichten auf der Membran möglichst verhindern und eine Konzentrationsüberhöhung in ilembrannähe weitgehendst abbauen soll.Various types of flat membrane turbochargers are already known. In the case of them, a different liquid flow is produced on the membrane surface by different oil filters, which should as far as possible prevent process-inhibiting cover layers on the membrane and largely reduce an excess concentration in the vicinity of the membrane.

Bei der Mehrzahl der bekanntgewordenen Flachmembran-Trenngeräte wird die Depolarisierungsflüssigkeit durch unterschiedlich geformte enge Spalte gedrückt. Hierbei und bei der Umlenkung der Strömung von einer zur anderen membranbelegten Platte entstehen größere Druckverluste und andere ITachteile, wie große Geschwindigkeitsunterschiede, geringe Feststofxbelastoarkei«, hohe Genauigkeitsanforderungen, Abdicht ungssc Gierigkeit en u. a.In the majority of known flat membrane separation devices, the depolarization liquid is forced through differently shaped narrow gaps. This and the deflection of the flow from one plate to the other membrane-occupied plate larger pressure losses and other ITachteile arise, such as large differences in speed, low Feststofxbelastoarkei «, high accuracy requirements, Abdichtungssc Gierigkeit en u. a.

Es sind jedoch auch andere Lösungen bekanntgeworden, die However, other solutions have become known, the

die Nachteile der Spaltdepolarisierung vermeiden sollen. Sine derartige Lösung soll im wesentlichen durch rotierende membranbelegte Scheiben einen depolarisierenden Flüssigkeit sschlupf erzeugen. Eine weitere Lösung hat das Ziel, einen derart erzeugten Schlupf durch abwechselnd rotierende und feste Scheiben zu vergrößern. Dem bei diesen Lösungen entstehenden Vorteil einer entfallenden Umlaufpumpe stehen hier jedoch solche Nachteile wie große Scheibenabstände, starkes Abklingen der Relativgeschwindigkeit vom Scheibenrand zum Scheibenzentrum, eine zur Depolarisierung ungünstige endlose Stromfadenlänge sowie die mechanischen Probleme eines rotierenden Scheibenpaketes gegenüber. Informationsquelle: DE-OS 22 59 481, Int.-Cl. B01D, 13/OCto avoid the disadvantages of the gap depolarization. Such a solution is intended to generate a depolarizing liquid slip essentially by rotating membrane-coated disks. A further solution has the goal to increase such slip generated by alternately rotating and solid discs. However, the disadvantages of such solutions, such as large disc spacings, strong decay of the relative speed from the disc edge to the disc center, an unfavorable endless current filament length for depolarization, and the mechanical problems of a rotating disc pack, are faced here. Information source: DE-OS 22 59 481, Int.-Cl. B01D, 13 / OC

Eine weitere ähnliche Lösung realisiert eine Rotation des kompletten Trenngerätes, das in einem Behälter ein nach dem Vorbild einer Membranpresse gestaltetes Scheibenpaket enthält. Gegenüber einer Lösung mit rotierenden Scheiben entstehen hierbei zwar trennwirksame Torteile, dafür kann jedoch die komplizierte Ausführung nicht durch den Entfall der Umlaufpumpe ausgeglichen werden. Informationsquelle: DE-CS 28 14 924, Int.-Cl. 301D, 29/20Another similar solution realizes a rotation of the complete separation device, which contains in a container designed according to the model of a membrane press disk package. In contrast to a solution with rotating disks, separating parts of the gate are produced, but the complex design can not be compensated for by the omission of the circulation pump. Source of information: DE-CS 28 14 924, Int.-Cl. 301D, 29/20

'Teitere Lösungsbestrebungen leiten sich aus ausgeführten Einkammer-Versuchszellen ab, wobei Rührer, Vibromischer und tangential angeordnete Düsen zur Drallerzeugung verwendet werden. Mit Ausnahme der Dralldepolarisierung konnten diese Elemente jedoch noch nicht zu bekanntgewordenen Lösungen bei industriell einsetzbaren Hehrkamner-Trenngeräoen führen.Teitere solution efforts are derived from running single-chamber experimental cells using stirrers, vibromixers and tangentially arranged nozzles for swirl generation. However, with the exception of swirl depolarization, these elements could not lead to known solutions in industrially applicable Hehrkamner Trenngeräoen.

Das Ultrafiltrationsgerät ist eine erste Lösung, bei der in wesentlichen die Erkenntnisse aus der Drallzelle zu einem 'Trenngerät mit mehreren übereinander angeordneten Kammern kombiniert werden. Die pressenartig zusammengefügten Kammern werden in einem Druckbehälter untergebracht, der mittels Druckluft und/oder "mlaufpumpe лі~ der zu trennenden flüssigkeit beaufschlagt wird, so daß die düsenartigen Ein-The ultrafiltration device is a first solution in which the insights from the spin cell are essentially combined into a separation device with a plurality of chambers arranged one above the other. The press-like assembled chambers are accommodated in a pressure vessel, which is acted upon by means of compressed air and / or "mlaufpumpe лі ~ the liquid to be separated, so that the nozzle-like inlet

laufkanäle der im Plattenpaket enthaltenden Drallringe keine separaten Zulaufanschlüsse erfordern. Informationsquelle: DE-TTP 114- 205, Int.-Cl. B01D, 31/00run channels of the swirl rings contained in the plate package do not require separate inlet connections. Source of information: DE-TTP 114- 205, Int.-Cl. B01D, 31/00

Nachteilig ist, daß bei dieser Lösung von der Drallzelle das Prinzip übernommen wird, die Drallströmung mittels Düsen zu erzeugen. Hierbei entstehen in Düsennähe erhebliche Beanspruchungen, die zur Zerstörung der trennaktiven Schicht der Membranen und damit zu ihren vorzeitigen Ausfall bei Dauerbetrieb führen. 7/eitere Nachteile ergeben sich daraus, daß die Dralldepolarisierung gegenüber anderen Prinzipien nur dann erhebliche Vorteile bietet, wenn bei ihr ganz bestimmte Bedingungen erfüllt werden, was mit einer oder mehreren Düsen je Kammer nur eingeschränkt realisierbar ist.The disadvantage is that in this solution of the swirl cell, the principle is adopted to generate the swirl flow by means of nozzles. This creates near the nozzle considerable stresses that lead to the destruction of the separating active layer of the membranes and thus their premature failure in continuous operation. 7 / eitere disadvantages arise from the fact that the swirl depolarization compared to other principles offers significant advantages only if it meets very specific conditions, which is only partially realizable with one or more nozzles per chamber.

Bei der Erzeugung einer Drallströmung mit Hilfe von Düsen entsteht ein angünstiges Querschnittsverhältnis von Düsenbohrung und Drallkammer, so daß in der Düse jeweils eine erheblich größere Geschwindigkeit zu erzeugen ist, als sie sich als Umfangskomponente am Außenrand der Drallkamner einstellt. Hierdurch entstehen größere Reibungsverluste und wei-cere nennenswerte Snergieverluste dadurch, daß die Geschwindigkeltsdifferenz an der Stelle der Stromvereinigung in Düsennähe weitgehendst vernichtet wird. Sine weitere erhebliche Verminderung der Umfangskomponente wird dadurch verursacht, daß die Drallströmung eine lleridiankomponente bedingt, die am Außenrand der Drallkammer mit einer tangentialen Querschnittserweiterung gleichzusetzen ist, so daß sie mit zunehmender Entfernung von der Düse entsprechend abnimmt, wodurch die Handbedingungen der Drallströmung verschlechtert werden. Diese Nachteile sind in der Summe auch nicht durch den erfindungsgemäßen Vorschlag zu beseitigen, mehrere Düsen je Kammer anzuordnen, da dadurch zwar die Geschwindigkeitsunterschiede am Außenrand vermindere werden können, jedoch bei gleichem Querschnitt die Umlaufmenge im gleichen Verhältnis vergrößert oder bei ent-In the generation of a swirling flow with the aid of nozzles, a favorable cross-sectional relationship of the nozzle bore and swirl chamber is produced, so that in each case a considerably greater velocity is to be generated in the nozzle than it adjusts as a peripheral component on the outer edge of the swirl chamber. This results in greater frictional losses and noticeable energy losses due to the fact that the speed difference at the point of the current combination near the nozzle is largely destroyed. Further significant reduction in the circumferential component is caused by the swirl flow implying a lleridian component which is equated to a tangential cross-sectional enlargement at the outer edge of the swirl chamber so that it correspondingly decreases with increasing distance from the nozzle, thereby degrading hand conditions of swirl flow. These disadvantages can not be eliminated on the whole by the proposal according to the invention, to arrange several nozzles per chamber, as this while the speed differences at the outer edge can be reduced, but with the same cross section, the circulating amount in the same ratio increased or at

sprechend verringertem Düsendurchmesser das Verhältnis zum Querschnitt der Drallkammer noch ungünstiger und die Feststoffbelastbarkeit des Trenngerätes entscheidend vermindert wird.Speaking reduced nozzle diameter, the ratio to the cross section of the swirl chamber even less unfavorable and the solids load capacity of the separating device is decisively reduced.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Flachmembran-Trenngerät zu entwickeln, bei dem die beschriebenen Nachteile beseitigt und ein günstigeres Verhältnis von Trennleistung und Energieaufwand sowie eine gesteigerte Feststoffbelastbarkeit erreicht werden·The aim of the invention is to develop a flat-membrane separating device in which eliminates the disadvantages described and a more favorable ratio of separation efficiency and energy consumption and increased solids loadability can be achieved ·

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Flachmembran-Trenngerätes, bei dem hohe Trenneffekte durch eine breit variierbare, jedoch örtlich nahezu ausgeglichene Drallströmung erreichbar werden, so daß sowohl verlustreiche Energiespitzen und unterdepolarisierte Flächenanteile wie auch örtliche Überbeanspruchungen der Membranen entfallen.The object of the invention is the development of a flat membrane separator, in which high separation effects by a widely variable, but locally almost balanced swirl flow can be achieved, so that both lossy energy peaks and unterdepolarisierte area shares as well as local overuse of the membranes accounts.

Die Mittel zur Drallerzeugung sind derart zu verändern, daß gegenüber den verwendeten Düsen sowohl ein weiterer Abbau der Energieverluste wie auch eine größere Unempfindlichkeit gegenüber Feststoffbelastungen zu erreichen ist. Dabei soll nicht nur eine vollkommen ausgeglichene Handströmung erzeugbar werden, sondern durch die Gestaltung des Trenngerätes die Wirkung von Coriolis- und Zentripetalkräften sowie der Flüssigkeitsreibung so berücksichtigt werden, daß eine annähernde Geschwindigkeitskonstanz und schonbei geringen UmIauf mengen eine über die Gesamtfläche reichende Turbulenz gewährleistet wird, wobei eine weitere Senkung des Energiebedarfs dadurch eintritt, daß die gegenüber einer Drallströmung mit er = konst. auftretenden radialen Druckunterschiede erheblich abgebaut werden.The means for swirl generation are to be changed such that compared to the nozzles used both a further reduction of energy losses as well as a greater insensitivity to solids loads can be achieved. Not only is a perfectly balanced hand flow to be generated, but by the design of the separating device, the effect of Coriolis and Zentripetalkräften and the liquid friction are taken into account that an approximate rate constancy and already at low UmIauf amounts over the entire surface reaching turbulence is ensured, a further reduction of the energy requirement occurs because the radial pressure differences which occur with respect to a swirl flow with er = constant are reduced considerably.

Erfinduagsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Behälter und Scheibenpaket derart gestaltet und bemessen sind, daß erfindungsgemäß ein in Form und Antrieb unterschiedlich ausführbarer Rührer zwischen Behälter und Scheibenpaket einsetzbar wird, der die bei der Drallströmung erforderliche Umfangsgeschwindigkeit gemeinsam für alle durch die Scheibenspalte gebildeten Depolarisierungskammem erzeugt, wogegen die ebenfalls zur realen Drallströmung erforderliche Meridiankomponente in an sich bekannter 7eise mit Hilfe einer außerhalb des Behälters angeordneten Umlaufpumpe realisiert wird.According to the invention, this object is achieved in that the container and disc package are designed and dimensioned so that according to the invention a differently executable in shape and drive stirrer between the container and disc package is used, which generates the required during the swirl flow peripheral speed together for all formed by the disc gaps Depolarisierungskammem whereas the meridional component also required for the true swirl flow is realized in a manner known per se with the aid of a circulation pump arranged outside the container.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den im Behälter angeordneten Rührer mit einem zweckmäßig gestalteten Förderlaufrad zu kombinieren oder durch ein solches zu ersetzen, derart, daß hierdurch sowohl die Umfangsgeschwindigkeit wie auch die Meridiankomponente des Förderstromes direkt zur Drallerzeugung ausgenutzt werden und weiterhin die Anordnung einer gesonderten Umlaufpumpe überflüssig wird. Eine weitere Kombinationsvariante sieht für kleinere Umlaufmengen den Ersatz des Förderlaufrades durch eine an dem Scheibenpaket oder Behälter befestigte Injektorscheibe vor, wobei ein in Rührernähe entstehender örtlicher Unterdruck zur Förderung der Depolarisierungsflüssigkeit ausgenutzt wird·In a further embodiment of the invention, to combine the arranged in the container stirrer with a suitably shaped conveyor impeller or to replace it by such that thereby both the peripheral speed and the meridian component of the flow are used directly for swirl generation and further the arrangement of a Separate circulation pump is unnecessary. A further combination variant envisages replacement of the conveyor impeller by an injector disk fastened to the disk pack or container for smaller circulating quantities, taking advantage of a local underpressure arising in the vicinity of the stirrer for conveying the depolarizing liquid.

In einem Behälter werden eine Anzahl an sich bekannter membranbelegter kreisringförmiger Scheiben so übereinander angeordnet, daß zwischen je einem Scheibenpaar durch vorzugsweise drei eingelegte Distanzringe ein durch die Höhe der Distanzringe bestimmter Spalt entsteht, wobei die Lage der Distanzringe mit entsprechend vorzugsweise in der Nähe des Innendurchmessers der Scheiben eingelassenen Bohrungen übereinstimmt· Dadurch entsteht zwischen den Scheiben jeweils ein am äußeren und inneren Radius offener Depolar isierungs spalt . 3in weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Ausführung ist, daß vorzugsweise in Längsrichtung genutete oder abgeflachte Spannbolzen durch die Bohrungen derIn a container, a number of known membrane occupied annular discs are arranged one above the other, that between each pair of discs by preferably three inserted spacer rings by the height of the spacers certain gap is formed, the position of the spacer rings with corresponding preferably in the vicinity of the inner diameter of the This results in a depolarization gap between the disks, each one open at the outer and inner radius. 3in another feature of the embodiment of the invention is that preferably grooved or flattened in the longitudinal direction clamping bolt through the holes of the

Filterscheiben und Distanzringe hindurehgefuhrѢ sind, mit denen die Filterscheiben und Distanzringe zusammengespar und an einer Stirnseite des Behälters angeflanscht sowie weiterhin das im porösen Teil der Filterscheiben angesammelte Permeat aus dem Behälter nach außen abgeleitet wird, wobei die Distanzringe auf in die Scheibenbohrungen eingelegte Platten größeren Durchmessers gedrückt werden, die den durch den Spanndruck verminderten Durchflußquerschnitt der porösen Scheibenauflage durch vertikale Bohrungen oder zweckgleicher Gestaltung ausgleichen.Filter discs and spacer rings are hindurehgefuhrѢ with which the filter discs and spacers saved together and flanged to a front side of the container and continue the accumulated in the porous part of the filter discs permeate is discharged from the container to the outside, the spacers pressed onto inserted into the disc bores plates larger diameter be compensated for by the clamping pressure reduced flow area of the porous disc support by vertical holes or similar design.

Die zu trennende Rohlösung wird unter einem überdruck in den Behälter des Flachmembran-Trenngerätes geleitet, so daß eine Triebkraft für einen Flüssigkeitsstrom durch die Membranen entsteht. Hierbei werden die gelösten Stoffe von den Membranen zurückgehalten, während das als Permeat bezeichnete Lösungsmittel in das zwischen Membranen und Filterscheiben eingebettete poröse Material und dort parallel zu den Filterscheiben in Sichtung der in den Filterscheiben eingelassenen, außerhalb der Distanzringauflage fliissigkeitsdurchlässig gestalteten Platzten fließt, so daß es in dem jeweils durch ein Plattenpaar gebildeten Hohlraum gesammelt und von dort in den Nuten oder Abflachungen der Spannbolzen zu der Behälterstirnwand abgeführt- wird, an dem das Scheibenpaket mit Hilfe der Spannbolzen angeflanscht ist. Vorzugsweise münden die Hute oder Abflachungen der Spannbolzen in eine mit einem zusätzlichen Stirnflansch einlaß- und dichtend abdeckbare Ringnut, so daß das Permeat über einen mit der Ringnut verbundenen Auslaufstutzen aus dem Behälter ableitbar wird.The crude solution to be separated is passed under an overpressure in the container of the flat membrane separating device, so that a driving force for a liquid flow through the membranes is formed. In this case, the dissolved substances are retained by the membranes, while the solvent referred to as permeate flows into the porous material embedded between membranes and filter discs and there parallel to the filter discs in view of the recessed in the filter discs, outside of the spacer ring pad liquid-permeable designed bursts, so that it is collected in the respective cavity formed by a pair of plates and from there in the grooves or flattenings of the clamping bolt to the container end wall abgeführt- is where the disk pack is flanged by means of the clamping bolt. Preferably, the hat or flats of the clamping bolts open into an inlet and sealingly coverable with an additional end flange annular groove, so that the permeate is derivable from the container via an outlet connection connected to the annular groove.

Ein derartiger Trennvorgang kann jedoch nur dann effektiv aufrechterhalten werden, wenn sich die stark prozeßhemmende an der Membranoberfläche polarisierende abgetrennte Phase wirksam abbauen läßt. Srfindungsgemäß wird das bei einer 7ariante ohne Kombination des Rührers mit einem Förderlaufrad dadurch erreicht, daß die Rohlösung mit Hilfe einer Umlauf-Such a separation process, however, can only be effectively maintained if the highly process-inhibiting separated phase polarizing on the membrane surface can be effectively degraded. According to the invention, in a variant without a combination of the stirrer with a conveying wheel, this is achieved by using the crude solution by means of a circulation

pumpe über vorzugsweise tangentiale Einlaufbohrungen in den Behälter des Flachmembran-Trenngerätes gefördert und dort durch das angeordnete Rührwerk in Umfangsrichtung beschleunigt wird, so daß im Singraum zwischen der Behälterwand und dem Scheibenpaket eine entsprechend der Rührerdrehzahl örtlich ausgeglichene Umfangsgeschwindigkeit entsteht. Diese Geschwindigkeitskomponente wird durch die aus dem Förderstrom resultierende Meridiankomponente überlagert, so daß die Lösung gleichzeitig von der Peripherie der kreisförmigen Filterscheiben radial nach innen durch die von den Filterscheiben gebildeten Depolarisierungsspalte gedrückt wird. Hierbei erzeugt die Radialbewegung tangentiale Beschleunigungskräfte, mit denen ein Äquivalent zu den entgegengesetzt gerichteten Heibkräften derart zu erreichen ist, daß die Größe der mit Hilfe des Rührers in dem Ringraum erzielten Umfangsgeschwindigkeit über der gesamten Scheibenfläche erhalten bleibt, bis die Flüssigkeit den durch die Scheibenbohrungen gebildeten inneren Kanal erreicht, von dem sie über den Auslaufstutzen des Behälters zur Umlaufpumpe zurückgedrückt wird.pump is conveyed via preferably tangential inlet bores in the container of the flat-membrane separating device and is accelerated there by the arranged agitator in the circumferential direction, so that in the Singraum between the container wall and the disc package a correspondingly Rührerdrehzahl locally compensated peripheral speed. This velocity component is superimposed by the meridional component resulting from the flow, so that the solution is simultaneously forced radially inwardly from the periphery of the circular filter discs through the depolarization gaps formed by the filter discs. In this case, the radial movement generates tangential acceleration forces with which an equivalent to the oppositely directed heating forces is to be achieved such that the size of the achieved with the aid of the stirrer in the annular space peripheral speed over the entire disk surface is maintained until the liquid formed by the disk bores inner Channel is reached, from which it is pushed back via the outlet nozzle of the container to the circulation pump.

Die gleiche Depolarisierungswirksamkeit ist annähernd auch mit den anderen erfindungsgemäßen Varianten zu erreichen, wobei jedoch bei einer Kombination des Rührers mit einem Förderlaufrad oder einem vorzugsweise scheibenförmig ausgebildeten Injektor weitere Energievorteile durch den Entfall der äußeren Umlaufelemente sowie aus der direkten Ausnutzung der bereits bei der Flüssigkeitsförderung entstehenden Umfangskomponente resultieren. Dementsprechend wird bei diesen Varianten die Flüssigkeit aus dem durch die Scheibenbohrungen gebildeten inneren Kanal nicht nach außen, sondern direkt wieder der Eintrittsöffnung von Förderlaufrad oder Injektor zugeführt, so daß ein Depolarisierungsumlauf ohne gesondert erforderliche Umlaufpumpe innerhalb des Flachmembran-Tenngerätes realisiert wird, wobei hier, wie bei den anderen Varianten, der erforderliche Trenndruck in an sich bekannter leise mittels Druckluft eingestellt wird.The same Depolarisierungswirksamkeit is approximately to achieve with the other variants of the invention, but in a combination of the stirrer with a conveyor impeller or a preferably disc-shaped injector further energy benefits by eliminating the outer circulation elements and from the direct utilization of the resulting already in the liquid promotion peripheral component result. Accordingly, in these variants, the liquid from the inner channel formed by the disk bores is not supplied to the outside, but directly back to the inlet opening of Förderlaufrad or injector, so that a Depolarisierungsumlauf without separately required circulation pump is realized within the flat membrane Tenngerätes, in which case, as in the other variants, the required separation pressure in a known per se is quietly adjusted by means of compressed air.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Äusführungsbeispiel erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. The accompanying drawings show:

Pig. 1 - den Längsschnitt durch ein Flachmembran-Trenngerät mit RührerPig. 1 - the longitudinal section through a flat membrane separating device with stirrer

Fig. 2 - den Querschnitt einer Flachmembran-Trenneinheit mit RührerFig. 2 - the cross section of a flat membrane separation unit with stirrer

Fig. 3 - einen Teillängsschnitt durch das Scheibenpaket des Flachmembran-TrenngerätesFig. 3 - a partial longitudinal section through the disk pack of the flat membrane separating device

Fig. 4 - den Längsschnitt durch ein Flachmembran-Trenngerät, bei dem der Rührer mit einem radialen Förderlaufrad kombiniert ist.Fig. 4 - the longitudinal section through a flat membrane separating device, in which the stirrer is combined with a radial conveyor impeller.

Fig. 1 zeigt ein Flachmembran-Trenngerät, bei dem die Filterscheiben 1 mit Hilfe von drei in Längsrichtung genuteter Spann- und Permeatableitbolzen 2 zusammengespannt und an die untere Stirnseite des Behälters 3 angeflanscht sind, wobei die eingelegten drei Distanzringe 4 zwischen jedem Scheibenpaar einen entsprechend der Höhe der Distanzringe 4- bestimmten, am äußeren und inneren Scheibenradius jeweils offenen Spalt 5» б ergeben. Dabei sind die Filterscheiben 1 in an sich bekannter TJeise mit einem porösen Material 7 und daraufliegenden semipermeablen Membranen 8 oder einem anderen Filtermittel belegt und an den Rändern durch geeignete Mittel mit den Filterscheiben 1 dichtend verbunden. Dadurch entstehen im Flachmembran-Trenngerät zwei voneinander abgetrennte Flüssigkeitsräume, wobei der Permeatraum mit der Ringnut des Stirnflansches 9 sowie dem Auslaufstutzen 10 verbunden ist und der Konzentratraum über die vorzugsweise tangentialen Einlaufbohrungen 11 und den Auslaufstutzen 12 mit der in der Zeichnung nicht dargestellten Umlaufpumpe in Verbindung stehrFig. 1 shows a flat-membrane separating device in which the filter discs 1 are clamped together by means of three longitudinally grooved clamping and Permeatableitbolzen 2 and flanged to the lower end of the container 3, wherein the inserted three spacers 4 between each pair of discs according to the Height of the spacer rings 4- certain, at the outer and inner disc radius open gap 5 »б arise. The filter discs 1 are covered in a known TJeise with a porous material 7 and superimposed semipermeable membranes 8 or other filter means and sealed at the edges by suitable means with the filter discs 1. This results in the flat membrane separating device two separate liquid spaces, the permeate space is connected to the annular groove of the end flange 9 and the outlet nozzle 10 and the concentrate space via the preferably tangential inlet bores 11 and the outlet pipe 12 with the circulating pump, not shown in the drawing in connection stehr

Die im Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 1 gezeigten The embodiment shown in FIG. 1

Rührwerksvariante besteht aus einem im Behälterbodenflansch drehbar gelagerten, und gegen den Flüssigkeitsdruck abgedichteten Fingerrührer 13 sowie einem in der Zeichnung nicht dargestellten an sich bekannten Einzel- oder Gruppenantrieb. Unter Umständen kann jedoch auch eine Gestaltung als Llagnetrührer vorteilhaft werden.Agitator variant consists of a rotatably mounted in the container bottom flange, and sealed against the liquid pressure finger stirrer 13 and not shown in the drawing per se known single or group drive. Under certain circumstances, however, a design may also be advantageous as a bearing agitator.

Bei kleineren Flachmembran-Trenneinheiten kann auch bereits ein lediglich durch das tangential einströmende Konzentrat angetriebener Rührer Vorteile ergeben, wobei er in diesem Falle jedoch nur die Geschwindigkeitsunterschiede an der Peripherie der Filterscheiben 1 ausgleicht.In the case of smaller flat-membrane separation units, a stirrer driven solely by the tangentially flowing concentrate can also yield advantages, but in this case it only compensates for the differences in speed at the periphery of the filter disks 1.

Das mit Hilfe der Umlaufpumpe durch die Einlaufbohrungen 11 in den Behälter 3 einströmende Konzentrat wird in Umfangrichtung durch den Rührer 13 beschleunigt und/oder geschwindigkeitsseitig ausgeglichen, wobei die geeignete 7ahl zwischen der Größe der Umfangsgeschwindigkeit und der Fördermenge die derart erzeugte Umfangskomponente in jedem Punkt der durch die Filterscheiben 1 begrenzten Spalträume konstant hält.The with the help of the circulating pump through the inlet holes 11 into the container 3 inflowing concentrate is accelerated in the circumferential direction by the stirrer 13 and / or compensated speed side, the appropriate number 7 between the size of the peripheral speed and the flow rate, the peripheral component thus generated in each point of the filter discs 1 limited gap holds constant.

Fig. 2 verdeutlicht ein mit der erfindungsgemäßen Ausführung erzeugbares Geschwindigkeitsbild, das über der Membranfläche bereits mit relativ geringen Meridiangeschwindigkeiten C₃₁ zu erreichen ist. Das Ausführungsbeispiel zeigt weiterhin den Querschnitt der Rührblätter 14, die unter einem TTinkel aC angestellt sind, so daß ein Schlupf zwischen Rührer- und Konzentrat belegung entsteht, der ein Rührerantrieb ohne Untersetzung durch ein Getriebe ermöglicht und außerdem noch einen radialen Förderdruck entstehen läßt. Sin weiterer Vorteil besteht darin, daß mit den in Längsachse drehbar am Rührer 13 befestigten Rührblättern 14 der Anstellwinkel «i leicht den Anforderungen anzupassen ist, ohne die Drehzahl des Rührers 13 zu verändern. Bei größeren Flachmembran-Trenaeinheiten ist weiterhin durch räumlich gekrümmt ausgeführte Rührblätter 14 ein unterschiedlicher Anstellwinkel oc FIG. 2 illustrates a speed image which can be generated with the embodiment according to the invention and which can already be reached over the membrane surface at relatively low meridional speeds C ₃₁ . The embodiment also shows the cross section of the stirring blades 14, which are employed under a TTinkel aC , so that a slip between stirrer and concentrate occupancy arises, which allows a stirrer drive without reduction by a transmission and also can still produce a radial discharge pressure. Sin another advantage is that with the rotatably mounted in the longitudinal axis of the agitator 13 stirring blades 14 of the angle of attack «i is easy to adjust to the requirements without changing the speed of the stirrer 13. For larger flat membrane Trenaeinheiten is still spatially curved by stirring blades 14 a different angle oc

über die Länge der Rührblätter 14 zu erreichen, wodurch ein durch das abströmende Konzentrat bedingter unterschiedlicher Differenzdruck zwischen äußerem und innerem Scheibenradius ausgeglichen wird.to achieve over the length of the stirring blades 14, whereby a conditional by the outflowing concentrate differential pressure difference between the outer and inner disc radius is compensated.

Fig. 3 zeigt einen Teillängsschnitt durch das Scheibenpaket des Flachmembran-Trenngerätes, mit dem die Art der Ableitung des Permeats aus dem zwischen Filterscheibeη 1 und Membranen 8 eingebetteten porösen Material 7 näher erläutert wird. Den im Bereich der Distanzringe 4 durch den Spanndruck der Spannbolzen 2 verminderten Durchflußquerschnitt des porösen Materials 7 berücksichtigen die beidseitig in die EilterScheiben 1 eingelassenen, außerhalb des Spannbereiches gelochten Platten 15» wobei das durch die Bohrungen abströmende Permeat in den durch die Platten 15 eingeschlossenen Hohlraum 16 gelangt, von wo es in den Längsnuten des Spannbolzens 2 zur Hingnut des Stirnflansche s 9 abfließt.FIG. 3 shows a partial longitudinal section through the disk pack of the flat-membrane separating device with which the type of discharge of the permeate from the porous material 7 embedded between the filter disk 1 and the membranes 8 is explained in greater detail. The reduced in the region of the spacers 4 by the clamping pressure of the clamping bolt 2 flow cross section of the porous material 7 take into account the both sides in the EilterScheiben 1, outside the clamping area perforated plates 15 taking the effluent through the holes permeate in the space enclosed by the plates 15 cavity 16 passes, from where it flows in the longitudinal grooves of the clamping bolt 2 to the Hingnut the end flanges s 9.

Fig. 4 zeigt den Längsschnitt durch ein Flachmembran-Trenngerät, bei dem in Abweichung von einer Ausführung gemäß Fig. 1 der Rührer I3 mit einem radialen Förderlaufrad 17 derart kombiniert ist, daß das zur Depolarisierung verwendete Konzentrat nur noch innerhalb des Flachmembran-Trenngerates umläuft. Das Förderlaufrad 17 erzeugt hierbei direkt sowohl die zur Drallströmung erforderliche ümfangskomponente с , wie auch die gleichzeitig notwendige Meridiangeschwindigkeit с , während die mit dem Förderlaufrad 17 verbundenen Rührblätter 14 hier die derart entstandene Umfangsgeschwindigkeit über die gesamte Höhe des Scheibenpaketes aufrechterhalten. Vorteilhaft werden hierbei entsprechend der Fig. 2 ausgeführte, unter einem bestimmten ⁷.7inkelo£ angestellte Rührblätter 14, damit die Umfangsgeschwindigkeit u von Förderlaufrad 17 größer als die Ümfangskomponente с_ц der Drallströmung eingestellt; werden kann. Bei großen Flachmembran-Irenngeräten werden dazu noch räumlich gekrümmteFig. 4 shows the longitudinal section through a flat membrane separating device, in which, in deviation from an embodiment shown in FIG. 1, the stirrer I3 is combined with a radial conveyor impeller 17 such that the concentrate used for depolarization circulates only within the flat membrane separator. In this case, the conveyor wheel 17 directly generates both the initial component с required for the swirl flow and the meridional speed с which is necessary at the same time, while the stirring blades 14 connected to the conveyor wheel 17 maintain the peripheral speed thus formed over the entire height of the disk package. . FIG 2, the swirl flow can be advantageous in this case correspondingly designed, under a certain ⁷ .7inkelo £ employed agitating blades 14 so that the peripheral speed u _ц of conveyor wheel 17 is greater than the Ümfangskomponente с set; can be. For large flat membrane Irenngeräten are still spatially curved

Rührblätter zweckmäßig, während bei solchen mit nur geringer Scheibenanzahl diese sogar ganz entfallen können, so daß zur Förderung und Drallerzeugung lediglich das Förderlaufrad 17 benötigt wird. Zur Kühlung der Depolarisierungsfliissigkeit ist vorzugsweise der Behälter 3 mit einem Kühlmantel zu versehen, jedoch läßt sich mit einem Auslaufstutzen 12 gemäß Fig. 1 und einem zusätzlich vorzugsweise in der gegenüberliegenden Stirnwand eingelassenen Einlaufstutzen auch ein Kreislauf realisieren, in dem ein paralleles Kühlgerät eingebunden ist.Stirring appropriate, while those with only a small number of slices, these can even be omitted, so that only the conveyor wheel 17 is required for the promotion and swirl generation. For cooling the Depolarisierungsfliissigkeit the container 3 is preferably provided with a cooling jacket, but can be realized with an outlet connection 12 as shown in FIG. 1 and additionally preferably in the opposite end wall inlet pipe also a circuit in which a parallel cooling device is integrated.

Claims

invention claims

1. flat membrane separating device for separating real or collodially dissolved and partially suspended substances, consisting of a container in which a number of membrane-coated circular filter discs is arranged one above the other while maintaining a certain distance, characterized in that between the discs each one on the outside and inner radius open Depolarisierungsspalt (5 * 6), which is fixed by means of spacers (4) and clamping bolt (2), and the required for depolarization ümfangskomponente the depolarization genieinsam genieinsam for all Depolarisierungsspalte (5, 6) by means of a preferably between Container wall and disc package arranged stirrer (13) is generated or compensated,

2, flat membrane separating apparatus according to item 1, characterized in that the arranged between the container end wall and disc pack or between the discs stirrer is provided with stirring blades, extending between the wall of the container (3) and the disc package in the direction of one or both end sides of the container (3) and which are employed for both radial and axial fluid delivery at a different angle to the direction of flow.

3 · flat membrane separating apparatus according to item 1 and / or 2, characterized in that the agitator (13) used for swirl generation пііѣ a liquid conveyor such as radial impeller (17) or axial Förderlaufrad, an injector or the like combined or by a Conveyor wheel is replaced, so that so that both required for swirl depolarization

Circumferential speed as well as the likewise necessary meridian component can be generated within the flat membrane separating device.

Flat membrane separating device according to item 1 to 3 », characterized in that the required for permeate necking in the clamping bolt (2) without abandonment of the centering by incorporated longitudinal groove or by one or more flat areas in the longitudinal direction is achieved and that to bypass the by the clamping pressure in the porous material (7) two separate plates (15) in the Fiiterscheiben (1) are embedded, the at least outside of the support surface of the spacer rings (4), preferably designed liquid-permeable through vertical holes and such embedded in the discs (1) and / or formed on the inner plate face, that with the porous material (7) and the longitudinal grooves or flats of the clamping bolt (2) connected cavity (16) is formed.

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