DE10004863A1

DE10004863A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Feststoff und Flüssigkeit aus einer Suspension

Info

Publication number: DE10004863A1
Application number: DE2000104863
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wagner; Johannes Laubach
Original assignee: Wehrle Werk AG
Current assignee: LAUBACH, JOHANNES, DIPL.-ING., 79312 EMMENDINGEN,; WAGNER, FRIEDRICH, DR.-ING., 79194 HEUWEILER, DE
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2001-02-15

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Trennung von Feststoff und Flüssigkeit aus einer Suspension (2), z. B. von Biomasse und Wasser, aus einem bei der biologischen Abwasserreinigung anfallenden Biomasse-Wassergemisch mittels Membranfiltration sind die Filtermembranen als nur einseitig abgestützte bewegliche oder eingespannte Membranfahnen (12) ausgebildet und erfahren durch eine Luftblasenauftriebsströmung (8) der Feststoff-Flüssigkeitssuspension (2) die für ihren Betrieb erforderliche Membranwand-Schubspannung (Fig. 1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Tren nung von Feststoff und Flüssigkeit aus einer Feststoff- Flüssigkeitssuspension mittels mindestens einer Filtermem bran, die eine in die Suspension eintauchende und von einer vertikal aufsteigenden Luftblasenauftriebsströmung aus in die Feststoff-Flüssigkeitssuspension eingeleiteter Luft ange strömte äußere Membranoberfläche und eine der äußeren Membran oberfläche gegenüberliegende, einen Permeatsammelraum für die als Permeat abgetrennte Flüssigkeit begrenzende innere Membranoberfläche aufweist, sowie auf eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung. Bei der Feststoff- Flüssigkeitssuspension kann es sich insbesondere um ein bei der biologischen Abwasserreinigung anfallendes Biomasse-Was sergemisch handeln.

Bei einem derartigen bekannten Verfahren (EP 0 510 328 B1) werden an starren, plattenförmigen Membraneinheiten all seitig eingespannte flächige Filtermembranen oder zweiseitig eingespannte rohrförmige Filtermembranen verwendet. Eine An zahl dieser Membraneinheiten ist jeweils zu einem Filtermodul zusammengefaßt, das in ein das Biomasse-Wassergemisch enthal tendes Belebungsbecken eingetaucht ist und vertikal von der Strömung des Biomasse-Wassergemisches sowie der Luftblasen auftriebsströmung durchströmt wird. Dies bedingt einen ver hältnismäßig hohen Luftverbrauch. Ferner können sich zopfbil dende Abwasserinhaltsstoffe wie Fasern und Haare um die Mo dulkonstruktion und die Membraneinheiten legen. Diese Ver unreinigungen lassen sich nicht ohne Betriebsunterbrechung beseitigen. Schließlich ist die nachträgliche Ausrüstung be reits bestehender Belebungsbecken mit diesen Filtermodulen schwierig.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (US 5 248 424 A und US 5 403 479 A) werden luftbeaufschlagte Hohlfasermembra nen, aus denen beidseitig am Membranende Permeat abgezogen wird, verwendet. Die dort vorgesehene Art der Anströmung er schwert jedoch ein Freispülen der Membranen von zopfbildenden faserigen Stoffen, wie Haare, Fasern und dgl. Sie ermöglicht auch keine Entkopplung von Permeatabzug und Luftblasenauf triebsströmung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die zugeführte Luft wirkungsvoller ausgenutzt und gleichzei tig der zur Durchführung des Verfahrens erforderliche vor richtungsmäßige Aufwand herabgesetzt ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des Ver fahrens dadurch gelöst, daß als Filtermembran eine flexible Membranfahne mit einem in Strömungsrichtung weisenden freien Ende verwendet wird, deren angeströmte Membranoberfläche sich tangential zu der Luftblasenauftriebsströmung ausrichtet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren richtet sich die in die Feststoff-Flüssigkeitssuspension eingetauchte bewegliche Membranfahne der Luftblasenauftriebsströmung und der davon hervorgerufenen Strömung der Feststoff-Flüssigkeitssuspension folgend tangential aus und erfährt dabei durch den tangentia len Strömungsangriff den zur Erzeugung der für den Membranan trieb erforderlichen Schubspannung an der Membranoberfläche, also der Wandschubspannung der Membran, benötigten Kraftan griff. Gleichzeitig bewirkt die Luftblasenauftriebsströmung eine schlaufenartige Umwälzung der Feststoff-Flüssigkeitssus pension in dem für die Stofftrennung verwendeten Reaktorsy stem, beispielsweise einem Belebtschlammbecken. Im prakti schen Einsatz wird stets eine Vielzahl in regelmäßigem Ab stand zueinander angeordneter Membranfahnen angewendet. Diese können großflächig kostengünstig hergestellt und auch nach träglich in bereits bestehende Reaktorsysteme, z. B. Belebt schlammbecken, eingebaut werden. Die an den Membranfahnen an greifenden Strömungen der Feststoff-Flüssigkeitssuspension und der Luftblasen sorgen wirkungsvoll dafür, daß die ange strömten äußeren Membranoberflächen fortwährend freigespült werden und somit eine Beeinträchtigung der Filterwirkung durch sich ansetzende Feststoffe vermieden wird. Insbesondere werden faserige Stoffe, wie Haare, Fasern und dgl., die zur Zopfbildung neigen, zum Membranende transportiert, wo sie sich ablösen. Die Tangentialströmung der Feststoff-Flüssig keitssuspension und die Luftblasenauftriebsströmung bewirken einerseits eine Spülung der Membranoberflächen sowohl mit Luft als auch mit Wasser und halten gleichzeitig die Membran fasern in Bewegung, wodurch ein wirksamer Filtrationsbetrieb gewährleistet ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Luftblasenauftriebsströmung eine davon unabhängige Vertikalströmung der Suspension über lagert wird. Die Tangentialströmung der Feststoff-Flüssig keitssuspension und die Luftblasenauftriebsströmung sind da durch voneinander entkoppelt und in ihrer Stärke getrennt einstellbar. Durch diese Entkopplung der die Feststoff-Flüs sigkeitssuspension umwälzenden Tangentialströmung und der Luftblasenauftriebsströmung kann das Verfahren flexibel auf unterschiedliche Anforderungen, beispielsweise Steigerung oder Verringerung der Permeatleistung, eingestellt werden.

Eine zweckmäßige Art der Verfahrensdurchführung besteht darin, daß das Permeat intervallmäßig abgezogen und dabei die Intensität der Luftblasenauftriebsströmung variiert wird. Da durch wird im Ergebnis eine Luftspülung der Membranfahnen er reicht, durch welche die Membranfahnen von einer sich im Lauf der Betriebszeit ansetzenden Deckschicht aus Inhaltsstoffen der Suspension befreit werden. Dieser Reinigungsvorgang wird insbesondere durch eine intervallmäßige Erhöhung der Intensi tät der Luftblasenauftriebsströmung begünstigt.

Zweckmäßigerweise wird das Verfahren ferner derart aus geführt, daß die Membranen permeatseitig mit Permeat und/oder mit Reinigungsmitteln versetztem Permeat oder einer anderen Reinigungsflüssigkeit zurückgespült werden.

Zweckmäßig wird das Verfahren derart ausgeführt, daß durch die Luftblasenauftriebsströmung an der angeströmten Membranoberfläche ein turbulenter Strömungsverlauf erzeugt wird. Durch die herrschende Turbulenz wird die Membranober fläche besonders filterwirksam und sauber gehalten.

Weitere vorteilhafte Verfahrensmaßnahmen und -einstellungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

In vorrichtungsmäßiger Hinsicht wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bei einer Vorrichtung zur Trennung von Feststoff und Flüssigkeit aus einer Feststoff-Flüssig keitssuspension mit einer der Einleitung von Luft in die Feststoff-Flüssigkeitssuspension dienenden Belüftungseinrich tung zur Erzeugung einer vertikalen Luftblasenauftriebsströ mung und einer Filtermembrananordnung, die mindestens eine in die Feststoff-Flüssigkeitssuspension eingetauchte Filtermem bran mit einer von der Luftblasenauftriebsströmung angeström ten äußeren Membranoberfläche, einer der äußeren Membranober fläche gegenüberliegenden, einen Permeatsammelraum für die als Permeat abgetrennte Flüssigkeit begrenzenden inneren Mem branoberfläche und einem an den Permeatsammelraum angeschlos senen Anschlußbereich einer Permeatableitung aufweist, da durch gelöst, daß die Filtermembran als flexible Membranfahne ausgebildet ist, die sich von dem ein Ende der Membranfahne festlegenden Anschlußbereich aus erstreckt und ein in Strö mungsrichtung weisendes freies Ende aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einfachen Mit teln. Die in der Praxis vorgesehene Vielzahl von beweglichen Membranfahnen läßt sich auf einfache Weise in dem Strömungs weg der Feststoff-Flüssigkeitssuspension anordnen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zusätzlich ein Antrieb zur Unterstützung der Vertikalströmung der Feststoff-Flüssig keitssuspension angeordnet. Der zur Erzeugung der Vertikal strömung der Feststoff-Flüssigkeitssuspension dienende An trieb kann beispielsweise ein Propellerantrieb, eine Pumpe oder ein Rührwerk sein. Vorteilhaft wird der die Feststoff- Flüssigkeitssuspension enthaltende Reaktor, beispielsweise ein Belebungsbecken, derart ausgebildet, daß die Tangential strömung diesen schlaufenartig durchläuft. Dies kann durch die äußere Form des Reaktors, beispielsweise eine schlanke Ausführung des Reaktors, oder durch darin angeordnete Strö mungsleitwände herbeigeführt werden.

Hinsichtlich der Ausgestaltung der Filtermembranen ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß die Membranfahne eine Anzahl von Hohlfasermembranen aufweist, die ein in den An schlußbereich der Permeatableitung mündendes und dort festge legtes offenes Ende und ein dem offenen Ende entgegengesetz tes, freies, geschlossenes Ende aufweisen. Bei diesen Hohlfa ser- oder Kapillarmembranen bildet der Kapillarhohlraum den Permeatsammelraum, welcher nur an dem an dem Anschlußbereich der Permeatableitung festgelegten Ende der Hohlfaser oder Ka pillare offen ist und dort das Permeat in die Permeatablei tung überführt.

In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform wird die Anordnung vorzugsweise derart getroffen, daß die Hohlfa sermembranen zu mindestens einem Büschel zusammengefaßt und die offenen Enden der Hohlfasermembranen des Büschels in einer gemeinsamen Anschlußöffnung des Anschlußbereichs ange ordnet sind.

Eine andere Alternative besteht darin, daß die Membran fahne als Flachmembrantasche mit zwei unter gegenseitigem Ab stand angeordneten, den Permeatsammelraum zwischen sich be grenzenden Membranflächen und einer in eine Anschlußöffnung des Anschlußbereichs mündenden Austrittsöffnung ausgebildet ist.

Die bandförmig rechteckige Flachmembrantasche ist bei spielsweise 0,5 bis 1,5 m hoch und 1 bis 50 m lang und wird großflächig aus zwei die Membranflächen bildenden Membrantü chern hergestellt, die den mit einem Abstandshalter bestück ten Permeatsammelraum umschließen und an allen vier Kanten flüssigkeitsdicht verschweißt oder verklebt sind. Die Mem branfahne wird beispielsweise über 2 bis 100 Umlenkrohre mä anderartig geführt und verfügt im Bereich der Umlenkrohre über Austrittsöffnungen zur Permeatleitung.

Die Umlenkrohre sind als Permeatableitungsrohr mit An schlußöffnungen ausgeführt, die mit den Austrittsöffnungen der Flachmembrantaschen fluchten.

Ein Montagerahmen, an dem die Umlenkrohre fixiert sind, ist so in der Strömung angeordnet, daß sich die Umlenkrohre in Strömungsrichtung befinden und die Feststoff-Flüssigkeits suspension tangential durch die von der Flachmembrantasche gebildeten offenen Strömungskanäle hindurchströmt.

Eine besonders wichtige Anwendungsform der erfindungsge mäßen Vorrichtung besteht darin, daß die die Membranfahnen anströmende Tangentialströmung in einem Reaktor schlaufenar tig umläuft. Die Vorrichtung ist in diesem Fall in den Reak tor eingebaut.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft derart ausgestaltet sein, daß die Belüftungseinrichtung mindestens einen einerseits mit der Feststoff-Flüssigkeitssuspension als Treibstrahlflüssigkeit und andererseits mit Luft beaufschlag ten Injektor aufweist. Dem Injektor, auch als Zweistoffmisch düse bekannt, wird die Feststoff-Flüssigkeitssuspension mit tels einer Pumpe als Treibstrahlflüssigkeit, welche die zuge führte Luft mitreißt, aufgegeben. Auf diese Weise liefert der Injektor sowohl einen Beitrag zur Strömung der Feststoff- Flüssigkeitssuspension als auch die erwünschte Luftblasenauf triebsströmung. Die erforderliche Strömung der Feststoff- Flüssigkeitssuspension kann allein durch diese Wirkung des Injektors herbeigeführt werden. Alternativ kann diese Wirkung des Injektors zur Verstärkung einer von einem zusätzlichen Antrieb, beispielsweise einem Propellerantrieb, erzeugten Strömung der Feststoff-Flüssigkeitssuspension herangezogen werden.

In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen mit einer Ausführungsform der Erfindung versehenen Reak tionsbehälter,

Fig. 2 einen Fig. 1 entsprechenden Vertikalschnitt einer abgewandelten Ausführungsform,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt einer anderen Ausfüh rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung von aus Hohlfa sermembranen zusammengesetzten Membranbüscheln,

Fig. 4a einen Querschnitt durch die Befestigung des Hohlfasermembranbüschels an einem Anschlußbe reich einer Permeatableitung,

Fig. 5a eine schematische Darstellung einer Modulbau weise mit Flachmembrantaschen in einem Montage rahmen,

Fig. 5b einen Horizontalschnitt durch den Montagerahmen von Fig. 5a,

Fig. 5c eine Ansicht einer Flachmembrantasche,

Fig. 5d eine Ansicht eines Umlenkrohres,

Fig. 5e eine Ansicht einer Spannfeder,

Fig. 5f einen Axialschnitt durch ein Umlenkrohr und den Montagerahmen,

Fig. 5g einen radialen Detailschnitt durch ein Um lenkrohr.

In Fig. 1 und 2 sind Querschnittsansichten zweier Aus führungsformen eines Reaktionsbehälters 1 dargestellt, in dem eine Vorrichtung zur Trennung von Feststoff und Flüssigkeit aus einer in dem Reaktionsbehälter 1 befindlichen Feststoff- Flüssigkeitssuspension 2 angeordnet ist. Der Reaktionsbehäl ter 1 weist in beiden Ausführungsformen einen ebenen horizon talen Beckenboden 3 und eine davon ausgehende vertikale Sei tenwandung 4 auf. Insgesamt hat der Reaktionsbehälter 1 eine runde oder rechteckige Grundrißform. Parallel zu der Seiten wandung 4 erstreckt sich in einem Abstand vom Beckenboden 3 eine vertikale Strömungsleitwand 5, die mit dem Beckenboden 3 und der Seitenwandung 4 einen endlos umlaufenden Strömungska nal 6 als Schlaufenreaktor begrenzt. Bei runder Ausführung ist die Strömungsleitwand 5 als unten und oben offenes Füh rungsrohr ausgebildet.

In dem Strömungskanal 6 ist ein Propellerantrieb 7 ange ordnet, der die Feststoff-Flüssigkeitssuspension 2 in eine in dem Strömungskanal 6 vertikalumlaufende Strömung 8 versetzt. Am Beckenboden 3 sind von einer externen Druckluftversorgung 9 gespeiste Luftverteiler 10 angeordnet, die beispielsweise als Kissen-, Flächen-, Teller-, Rohrbelüfter oder Injektoren (100, Fig. 3) ausgebildet sein können. Die von den Luftver teilern 10 ausgestoßenen Luftblasen bilden in der strömend umlaufenden Feststoff-Flüssigkeitssuspension 2 eine Luftbla senauftriebsströmung 11, deren Richtung einerseits der in Fig. 1 im Innenraum der Strömungsleitwand 5 und in Fig. 2 in dem zwischen der Strömungsleitwand 5 und der Seitenwandung 4 begrenzten Außenraum der Strömungsleitwand 5 vertikal auf wärts gerichteten Strömung der Feststoff-Flüssigkeitssuspen sion 2 folgend und andererseits der Auftriebskraft der Luft blasen folgend vom Beckenboden 3 nach oben gerichtet ist.

In die vertikal aufwärts gerichtete Strömung der Fest stoff-Flüssigkeitssuspension 2 ist eine Vielzahl von Membran fahnen 12 eingetaucht, deren möglicher Aufbau in Fig. 4 und 4a näher veranschaulicht ist. Danach besteht jede Membranfah ne 12 aus einer Vielzahl zu einem Büschel zusammengefaßter langgestreckter Hohlfaser- oder Kapillarmembranen 13, deren innere Membranoberfläche jeweils einen Permeatsammelraum für das aus der Feststoff-Flüssigkeitssuspension 2 durch die Mem branwandung hindurchtretende Wasser begrenzt und die an einem ihrer beiden Enden 15 offen sind. An diesem offenen Ende 15 münden die Hohlfasermembranen 13 eines Büschels in eine An schlußöffnung 16, die in einem Anschlußbereich 18 einer Per meatableitung 17 ausgebildet ist. Das dem offenen Ende 15 entgegengesetzte Ende 14 der Hohlfasermembranen 13 liegt stromaufwärts vom Anschlußbereich 18 frei in der Strömung und ist geschlossen, so daß die in den Permeatsammelraum eintre tende Flüssigkeit nur an dem offenen Ende 15 austreten kann und damit in den Anschlußbereich 18 der Permeatableitung 17 gelangt. Auf diese Weise bildet der Anschlußbereich 18 jeder Permeatableitung 17 mit den daran angeschlossenen Membranfah nen 12 ein Membranmodul.

In den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen können mehrere der die Anschlußöffnungen 16 aufweisenden An schlußbereiche 18 der Permeatableitung 17 in einer quer zur Vertikalströmung 8 gerichteten Ebene unter einem gegenseiti gen Abstand angeordnet sein. Auch können mehrere dieser Mem branmodule in übereinander liegenden Ebenen übereinander an geordnet sein. Von diesen Anschlußbereichen 18 der Permeatab leitungen 17 aus erstrecken sich die Membranfahnen 12 frei in die Feststoff-Flüssigkeitssuspension 2 und werden durch das dort herrschende Strömungsfeld ausgerichtet. An die Permeat ableitungen 17 ist in den dargestellten Ausführungsformen eine Permeatpumpe 20 angeschlossen, die einen Permeatabsaug unterdruck, beispielsweise von 0,1 bis 0,6 bar, erzeugt. Auf diese Weise wird die aus der Feststoff-Flüssigkeitssuspension 2 in die Permeatsammelräume der Membranfahnen 12 übergetrete ne gereinigte Flüssigkeit als Permeat 21 aus dem Trennprozeß abgezogen. In entsprechendem Maße wird dem Reaktionsbehälter 1, wie in Fig. 1 und 2 beispielsweise belastetes Abwasser, zugeführt.

In Fig. 1 sind zwei und in Fig. 4 sind insgesamt vier der durch die jeweils in einer Ebene angeordneten Anschlußbe reiche 18 der Permeatableitungen 17 und daran befestigte Mem branfahnen 12 gebildeten Membranmodule nebst den ihnen zuge ordneten Luftverteilern 10 vorgesehen. Die Anzahl dieser Mem branmodule kann bei Bedarf in Abhängigkeit von der gewünsch ten Filtrationsleistung auch verringert oder z. B. durch ver schiedene neben- und übereinander angeordnete Membranebenen erhöht werden.

Die Fig. 3 zeigt eine gegenüber den entsprechenden Fig. 1 und 2 dadurch abgewandelte Ausführungsform, daß statt der Luftverteiler 10 in Fig. 1 und 2 in der Nähe des Becken bodens 3 Injektoren oder Zweistoffmischdüsen 100 angeordnet sind. Diesen wird einerseits von einer Treibstrahlpumpe 101 die Feststoff-Flüssigkeitssuspension 2 als Treibstrahlflüs sigkeit und andererseits aus der externen Druckluftversorgung 9 Luft zugeführt. Die Treibstrahlflüssigkeit reißt in dem In jektor 100 die zugeführte Luft mit und erzeugt dadurch die über die Membranfahnen 12 hinwegstreichende Luftblasenauf triebsströmung 11. Gleichzeitig trägt der Treibstrahl zusätz lich zu dem Propellerantrieb 7 zu der in dem Strömungskanal 6 umlaufenden Tangentialströmung 8 bei. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform der anhand von Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, so daß auf deren obige Beschreibung verwie sen werden kann, wobei für die übereinstimmenden Teile die selben Bezugszeichen verwendet sind.

Die in Fig. 5a bis 5g dargestellte Ausführungsform von Membranmodulen weicht von der in Fig. 4 und 4a dargestellten Ausführungsform hinsichtlich der Gestaltung der Membranfahnen 12 ab. Im übrigen sind für mit den Fig. 1 bis 4a bedeutungs gleiche Elemente dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 4a verwendet. Insoweit wird auf die dortige Beschreibung verwie sen. Anstelle von Hohlfasermembranen 13 sind in der Ausfüh rungsform von Fig. 5a bis 5g rechteckig bandförmige Flachmem brantaschen 25 vorgesehen, die in dem herrschenden Strömungs feld tangential zur Strömungsrichtung angeordnet sind. Die Flachmembrantaschen 25 sind mit einem inneren Abstandshalter 28 bestückt und mäanderförmig 27 um Umlenkrohre 19 geführt, welche die Permeatableitungen 17 bilden.

Wie aus Fig. 5a im einzelnen hervorgeht, sind die Um lenkrohre 19 mit ihren axialen Enden in Rahmenteilen 30 eines Montagerahmens festgelegt. Die Rahmenteile 30 erstrecken sich rechteckförmig in zwei zur Strömung 11 senkrechten Ebenen, wobei die die oberen Enden der Umlenkrohre 19 aufweisenden, stromabwärts angeordneten oberen Rahmenteile 30 als Permeat sammler 31 für das aus den Umlenkrohren 19 zugeführte Permeat 21 ausgebildet sind. Die die Umlenkrohre 19 tragenden Rahmen teile 30 stehen einander quer zur Strömungsrichtung 11 gegen über und stützen die mäanderförmig herumgeführte Flachmem brantasche 25 ab, wobei deren quer zur Strömungsrichtung 11 verlaufende Ränder frei in der Strömung 11 liegen und die Flachmembrantasche 25 tangential angeströmt wird.

Der in Fig. 5b dargestellte Horizontalschnitt durch den Montagerahmen läßt die mäanderförmige Führung der Flachmem brantasche 25 besonders deutlich erkennen. Letztere weist zwei Membranflächen 33 auf, die den Permeatsammelraum zwi schen sich begrenzen und von einem in dem Permeatsammelraum angeordneten Abstandshalter 28 in einem im Vergleich zur Flä chenausdehnung der Membranflächen 33 kleinen Abstand gehalten werden. Fig. 5b läßt weiter die Anschlußöffnungen 16 in den als Permeatableitung 17 dienenden Umlenkrohren 19 sowie damit fluchtende Austrittsöffnungen 34 in den Membranflächen 33 er kennen (siehe Fig. 5d). Das sich in dem Permeatsammelraum sammelnde Permeat wird durch die Austrittsöffnungen 34 und die Anschlußöffnungen 16 in die Umlenkrohre 19 und von dort aus in die Permeatsammler 31 abgeleitet. Im übrigen sind die beiden Membranflächen 33 an dem Rand 32 der bandförmigen Flachmembrantasche 25 dicht miteinander verbunden (siehe Fig. 5c).

Fig. 5g verdeutlicht die in Fig. 5b dargestellte mäan derförmige Anordnung der Flachmembrantasche 25 in weiteren Einzelheiten. Danach ist die Flachmembrantasche 25 C-förmig um mehr als 180° um jedes Umlenkrohr 19 herumgeführt. Zwi schen der radial äußeren Oberfläche des Umlenkrohrs 19 und der radial inneren Membranseite 33 ist eine Dichtung 29 ange ordnet. Eine querschnittlich C-förmige Spannfeder 23 über greift den um das Umlenkrohr 19 herumgeschlungenen Bereich der Flachmembrantasche 25. Zwischen deren radial äußeren Mem branseite 33 und der radial inneren Oberfläche der Spannfeder 23 ist eine weitere Dichtung 29 angeordnet. Die Spannfeder 23 sichert einen festen Sitz der Flachmembrantasche 25 auf den Umlenkrohren 19, während die Dichtungen 29 sicherstellen, daß das Permeat durch die Austrittsöffnung 34 und die Anschluß öffnung 16 in das Umlenkrohr 19 eingeleitet wird und kein Permeat nach außen austreten kann. Eine Gesamtansicht der Spannfeder 23 ist in Fig. 5e dargestellt.

Fig. 5f verdeutlicht noch einmal die Gestalt der Um lenkrohre 19 und deren Festlegung an den Rahmenteilen 30. Im Rohrmantel sind die schlitzförmig ausgebildeten Anschlußöff nungen 16 erkennbar. Das vertikal untere Ende des Umlenkrohrs 19 ist auf einen Lagerzapfen des unteren Rahmenteils 30 auf gesteckt und durch einen in einer Ringnut des Lagerzapfens angeordneten Dichtring 35 flüssigkeitsdicht verschlossen. Da gegen weist ein ähnlicher Lagerzapfen des als Permeatsammler 31 ausgebildeten oberen Rahmenteils 30 eine Durchgangsbohrung auf, über die das Innere des Umlenkrohrs 19 mit dem Inneren des Rahmenteils 30 in Verbindung steht und somit die Ablei tung des Permeats 21 ermöglicht. Im übrigen ist ähnlich wie am unteren Ende der Lagerzapfen des oberen Rahmenteils 30 ebenfalls mit einem Dichtring 35 zum Zwecke der Abdichtung versehen. Wie aus Fig. 5f rechts oben hervorgeht, kann zu sätzlich ein weiterer Dichtring 35 zwischen dem freien Stirn ende des Umlenkrohrs 19 und der Außenseite des Rahmenteils 30 vorgesehen sein.

Verzeichnis der Bezugszeichen

1

Reaktionsbehälter

2

Feststoff-Flüssigkeitssuspension

3

Beckenboden

4

Seitenwandung

5

Strömungsleitwand

6

Strömungskanal

7

Propellerantrieb

8

Vertikalströmung

9

Druckluftversorgung

10

Luftverteiler/Belüftungseinrichtung

11

Luftblasenauftriebsströmung

12

Membranfahnen

13

Hohlfasermembran

14

geschlossenes Ende

15

offenes Ende

16

Anschlußöffnung

17

Permeatableitung

18

Anschlußbereich

19

Umlenkrohre

20

Permeatpumpe

21

Permeat

23

Spannfeder

25

Flachmembrantaschen

27

Mäander

28

Abstandshalter

29

Dichtung

30

Rahmenteile

31

Permeatsammler

32

Rand

33

Membran

34

Austrittsöffnungen

35

Dichtring

100

Injektoren

101

Treibstrahlpumpe

110

Rückspüleinrichtung

Claims

1. Verfahren zur Trennung von Feststoff und Flüssigkeit aus einer Feststoff-Flüssigkeitssuspension mittels mindestens einer Filtermembran, die eine in die Suspension eintauchende und von einer vertikal aufsteigenden Luftblasenauftriebsströ mung aus in die Feststoff-Flüssigkeitssuspension eingeleite ter Luft angeströmte äußere Membranoberfläche und eine der äußeren Membranoberfläche gegenüberliegende, einen Permeat sammelraum für die als Permeat abgetrennte Flüssigkeit be grenzende innere Membranoberfläche aufweist, dadurch gekenn zeichnet, daß als Filtermembran eine flexible Membranfahne mit einem in Strömungsrichtung weisenden freien Ende verwen det wird, deren angeströmte Membranoberfläche sich tangential zu der Luftblasenauftriebsströmung ausrichtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranfahne an ihrem dem freien Ende stromabwärts entgegengesetzten Ende festgehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranfahne an zwei sich quer zur Strömungsrichtung gegenüberliegenden Enden festgehalten wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftblasenauftriebsströmung eine da von unabhängige Vertikalströmung der Suspension überlagert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Permeat intervallmäßig abgezogen und dabei die Intensität der Luftblasenauftriebsströmung variiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Luftblasenauftriebsströmung an der angeströmten Membranoberfläche ein turbulenter Strömungs verlauf erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzug des Permeats mit einem in dem Permeatsammelraum herrschenden Unterdruck erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck zwischen 0,1 und 0,6 bar beträgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzug des Permeats durch einen auf die Feststoff-Flüssigkeitssuspension ausgeübten Überdruck er folgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzug durch hydrostatischen Überdruck der Feststoff-Flüssigkeitssuspension erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn zeichnet, daß der Überdruck zwischen 0,1 und 3 bar beträgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalströmung als Schlaufenströ mung geführt wird.

13. Vorrichtung zur Trennung von Feststoff und Flüssig keit aus einer Feststoff-Flüssigkeitssuspension mit einer der Einleitung von Luft (9) in die Feststoff-Flüssigkeitssuspen sion (2) dienenden Belüftungseinrichtung (10) zur Erzeugung einer vertikalen Luftblasenauftriebsströmung (11) und einer Filtermembrananordnung, die mindestens eine in die Feststoff- Flüssigkeitssuspension eingetauchte Filtermembran (12) mit einer von der Luftblasenauftriebsströmung (11) angeströmten äußeren Membranoberfläche, einer der äußeren Membranoberflä che gegenüberliegenden, einen Permeatsammelraum für die als Permeat (21) abgetrennte Flüssigkeit begrenzenden inneren Membranoberfläche und einem an den Permeatsammelraum ange schlossenen Anschlußbereich (18) einer Permeatableitung (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermembran als flexible Membranfahne (12) ausgebildet ist, die sich von dem ein Ende der Membranfahne festlegenden Anschlußbereich (18) aus erstreckt und ein in Strömungsrichtung weisendes freies Ende aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß der Anschlußbereich (18) stromabwärts von dem freien Ende der Membranfahne (12) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß zwei sich quer zur Strömungsrichtung gegenüberlie gende Anschlußbereiche vorgesehen sind, zwischen denen sich die Membranfahne (12) mit in der Strömungsrichtung einander gegenüberliegenden freien Enden erstreckt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die Membranfahne (12) eine Anzahl von Hohl fasermembranen (13) aufweist, die ein in den Anschlußbereich (18) der Permeatableitung (17) mündendes und dort festgeleg tes offenes Ende (15) und ein dem offenen Ende entgegenge setztes, freies, geschlossenes Ende (14) aufweisen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß die Hohlfasermembranen (13) zu mindestens einem Bü schel zusammengefaßt und die offenen Enden (15) der Hohlfa sermembranen (13) des Büschels in einer gemeinsamen Anschluß öffnung (16) des Anschlußbereiches (18) angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 15, dadurch ge kennzeichnet, daß die Membranfahne (12) als Flachmembranta sche (25) mit zwei unter gegenseitigem Abstand angeordneten, den Permeatsammelraum zwischen sich begrenzenden Membranflä chen (33) und einer in eine Anschlußöffnung (16) des An schlußbereichs (18) mündenden Austrittsöffnung (34) ausgebil det ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich net, daß zwischen den beiden Membranflächen (33) der Flachmembrantasche (25) ein Abstandshalter (28) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch ge kennzeichnet, daß die Membranflächen (33) der Flachmembranta sche (25) rechteckig und an dem Rechteckrand flüssigkeits dicht miteinander verbunden sind, wobei die Austrittsöffnung (18) in den Membranflächen (33) angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, da durch gekennzeichnet, daß die Flachmembrantasche (25) band förmig ausgebildet und mäanderartig (27) über Umlenkrohre (19) geführt ist, die als Anschlußbereiche (18) dienen und mit den in der jeweils an den Umlenkrohren (19) anliegenden Membranfläche (33) ausgebildeten Austrittsöffnungen (34) fluchtende Anschlußöffnungen (16) aufweisen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich net, daß die Flachmembrantasche (25) an den Umlenkrohren (19) mit einer den an den Umlenkrohren (19) anliegenden Bereich der Flachmembrantasche (25) C-förmig umgreifenden Spannfeder (23) festgespannt ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich net, daß die Umlenkrohre (19) in einem Montagerahmen fixiert sind, der ein als Permeatsammler ausgebildetes Rahmenteil (31) aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, da durch gekennzeichnet, daß ein zur Erzeugung einer Strömung der Feststoff-Flüssigkeitssuspension (2) dienender Antrieb vorgesehen ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 24, da durch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung minde stens einen einerseits mit der Feststoff-Flüssigkeitssuspen sion (2) als Treibstrahlflüssigkeit und andererseits mit Luft beaufschlagten Injektor (100) aufweist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich net, daß der zur Erzeugung einer Strömung dienende Antrieb ein Propellerrührwerk (7) und/oder eine Umwälzpumpe aufweist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 26, da durch gekennzeichnet, daß die Permeatableitung an eine Per meatpumpe (20) angeschlossen ist, mit der das Permeat konti nuierlich oder intervallmäßig aus der Permeatableitung abge pumpt wird.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 27, da durch gekennzeichnet, daß die Permeatableitung eine Rückspül einrichtung (110) zur intervallmäßigen permeatseitigen Rück spülung der Membranfahnen aufweist.