DE19923751A1 - Filtrationsvorrichtung zum Filtern von Flüssigkeiten - Google Patents

Abstract

Um eine Filtrationsvorrichtung, umfassend: DOLLAR A wenigstens ein Filtermodul, eine Fördereinrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten durch das Filtermodul, ein Flußwegesystem zum Zuführen verunreinigter und Abführen gereinigter Flüssigkeiten und ein Ventilsystem zum Steuern der Flüsse im Flußwegesystem, bereitzustellen, die in kompakter Form ohne außenliegende Verbohrung auskommt und die auf einfache Weise herstellbar und flexibel anpaßbar ist, ist vorgesehen, daß die Filtrationsvorrichtung 1 einen Modulblock 5 umfaßt, in dem das Filtermodul 2, das Flußwegesystem 4 und das Ventilsystem angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Es sind Filtrationsvorrichtungen bekannt die eine Filtrierung von verunreinigten Flüssigkeiten in verschieden Filtrierungsstufen ermöglichen. Die dem Stand der Technik zu entnehmenden Filtrationsvorrichtung weisen grundsätzlich eine umfangreiche außenliegende Verrohrung auf, durch die die zu reinigenden Flüssigkeiten im wesentlichen von einem Sammelgefäß zu einem Arbeitsbehälter und aus diesem durch eine Filtermodul gepumpt wird. Darüber hinaus sind die zur Steuerung der Flüssigkeitsströme nötigen Ventile ebenfalls außen angeordnet. Nachteilig hat sich bei diesem Stand der Technik erwiesen, daß in der Regel Änderungen, z. B. Erweiterungen oder Reparaturen, nur mit großem Aufwand vollzogen werden können. Entsprechendes gilt für die Herstellung solcher Anlagen. Diese Filtrationsanlagen sind aufgrund der benannten Verrohrung derart groß, so daß sie im wesentlichen nur im stationären Betrieb einsetzbar sind und daher nur zur Reinigung von großen Mengen an verunreinigter Flüssigkeit verwandt werden. Weiterhin hat es sich bei den bekannten Anlagen als nachteilig gezeigt, daß bei der Reinigung kontaminierter Flüssigkeiten nie auszuschließen ist, daß in den außenliegenden Rohren und Ventilen Leckagen auftreten, die zur Verunreinigung des umliegenden Bereichs führen. Entsprechende Filtrationsanlagen sind beispielsweise von den Firmen WEPI, Berghof und MEMBRA bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zur Grunde eine Filtrationsvorrichtung bereitzustellen die in kompakter Form ohne außenliegende Verrohrung auskommt und die auf einfache Weise herstellbar und flexibel anpaßbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt auf höchst überraschender Weise bereits durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Durch das Verwenden wenigstens eines Filtermoduls und eines daran angeschlossenen Kanalsystems zum Zuführen und Abführen von Flüssigkeiten und mehrerer gesteuerter Ventile und einer Pumpeneinrichtung zum Fördern der verunreinigten Flüssigkeit und zum Erzeugen eines Drucks im Filtermodul, wobei das Filtermodul, das Kanalsystem und die Ventile in einem kompakten Modulblock eingebracht sind, wird eine Filtrationsvorrichtung bereitgestellt die auf einfach und damit kostengünstige Weise herstellbar ist und die aufgrund des Fehlens außenliegender Rohre und Ventile ein höchstes Maß an Sicherheit vor Leckagen bietet.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der erfindungsgemäße Modulblock in einem Behältnis zur Aufnahme der zu reinigenden Flüssigkeit angeordnet. Hierdurch besteht eine weitere Absicherung gegenüber Leckagen, denn sollte trotz der Absicherung durch den Modulblock ein Leck auftreten, so würde die dann austretende Flüssigkeit nicht nach außen dringen können, sondern im Arbeitstank verbleiben.

Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Filtrationsvorrichtung durch Teilmodule aus, in denen das Flußwegesystem eingebracht ist. Diese Teilmodule schließen oben und unten an die Filtermodule an. In die Teilmodule sind Kanäle eingebracht, die die Teilmodule untereinander verbinden. Dabei überbrückt eines der Teilmodule den Zulauf zum Filtermodul und das andere den Ablauf der mit Verunreinigungen aufkonzentrierten Flüssigkeit. Beide Teilmodule können auf einfache Art und Weise auf das Filtermodul aufgesteckt werden. Diese Teilmodule können dabei derart vorgefertigt werden, so daß auch eine Erweiterung oder Reduzierung der Filterleistung erzielbar ist. Dies wird dadurch erreicht, indem nicht benötigte Kanäle flexibel überbrückt werden können und damit redundante Kanäle für eine Erweiterung bereitstellbar sind. Da wie bereits geschildert die Teilmodule nur auf das Filtermodul aufzustecken sind, ist auch eine einfache Montage und ein einfacher Austausch von defekten Filtermodulen möglich. Ferner sind dadurch Filtrationsvorrichtungen herstellbar, die in ihrer Größe als mobile Einheiten flexibel eingesetzt werden können.

Darüber hinaus sind in positiver Ausgestaltung der Erfindung in den oben geschilderten Teilmodulen nicht nur das Flußwegesystem bzw. Kanalsystem untergebracht sondern auch das Ventilsystem zur Steuerung der Flüssigkeiten in den Kanälen. Ein umständliches Anflanschen von Ventilen an Rohren oder Filtern ist damit nicht mehr notwendig. Auch ist hiermit eine im wesentlich verbesserte Auslaufsicherheit gewährleistet, wenn ein Defekt der Ventile auftritt.

Vorteilhafterweise bestehen die Teilmodule in einer bevorzugten Ausführungsform aus vernetztem VPE-Kunststoffen.

Dabei sind die Kanäle ausfräsbar und jeweils auf die spezifischen Anforderungen anzupassen. Ferner kann in den VPE-Kunststoff das Ventilsystem "eingeschrumpft" und damit innerhalb der Teilmodule eine feste Verbindung zwischen den Teilmodulen einerseits und dem in den Kunststoffblock eingeschrumpften Ventilen anderseits erfolgen. Ein weitere Vorteile des benannten Kunststoffs sind unter anderem, daß diese eine hohe Resistenz auch gegen aggressive Stoffe aufweisen und daneben auch mit hohen Drücken belastbar sind, da die Anlage so ausgelegt sein sollte, daß sie einem Druck von 30 bar und mehr standhält. Zudem weisen Kunststoffe ein im Vergleich zu Metallen geringes Gewicht auf. Es sei darauf verwiesen, daß natürlich auch andere Kunststoffe mit gleichen oder ähnlichen Eigenschaften verwendet werden können. Die durch den Einsatz des Kunststoffs gewonnenen Gewichtseinsparung fördert ferner die Flexibilität beim Einsatz der erfindungsgemäßen Filtrationsvorrichtung.

Darüber hinaus ist es vorteilhafterweise aber auch möglich die Teilmodule aus Metall zu fertigen. Ein dementsprechendes Modul könnte insbesondere Anwendung bei größeren Anlagen finden. Da der Gewichtsvorteil von Kunststoffen; dabei keine Rolle spielt. Es kämen dabei insbesondere chemisch resistente Edelstähle zu Einsatz.

In vorteilhafter Weiterbildung umfaßt die Filtrationsvorrichtung vorzugsweise Filtermodule die keramische Membranmodule aufweisen. Diese keramischen Filter eignen sich insbesondere zur sog. Microfiltration, Ultrafiltration und Nanofiltration. Die erfindungsgemäßen Membranmodule bestehen in der Regel aus einem zylindrischen Rohr aus Metall, in dem die keramischen Filter eingebracht sind und werden bei der Filtrationsvorrichtung in die oben beschriebenen Teilmodule eingesteckt und auf diese Weise mit dem Rohr- und Ventilsystem der Filtrationsvorrichtung verbunden. Natürlich ist für den Fachmann offensichtlich, daß die erfindungsgemäße Filtrationsvorrichtung auch mit anderen Filtermodulen ausrüstbar ist.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Filtrationsvorrichtung sind die Membranmodule und die Teilmodule derart vorteilhaft angeordnet, daß durch ein einfaches Überbrücken von Flüssigkeitskanälen die Membranmodule entweder in Reihe oder parallel miteinander verbindbar sind. Eine Möglichkeit die wiederum die Flexibilität beim Einsatz der Filtrationsvorrichtung erhöht. Da die projizierte Leistungsausbeute auf einfache Weise angepaßt werden kann. Ferner ist an der Filtrationsvorrichtung eine Reinigungseinrichtung zum Rückspülen des Filtermoduls umfaßt. Diese Rückspüleinrichtung ist am Modulblock derart vorteilhaft angeordnet, daß sie sich in den kompakten Aufbau des Modulblocks einfügt und damit die Anschlußvorteile der erfindungsgemäßen Filtrationsvorrichtung nutzen kann. Wobei die Rückspüleinrichtung dadurch auch in der Lage über einen vergleichsweise kurzen Druckaufbau simultan zum Reinigungsbetrieb der Filtrationseinrichtung Verunreinigungen der Filtermodule zu entfernen. Der kurze Druckaufbau ist insbesondere auch darin begründet, da aufgrund der kompakten Bauweise die Kanalwege vergleichsweise kurz sind.

In positiver Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Modulblocks ist an diesem in vorteilhafterweise auch eine Tauchpumpenvorrichtung angeordenbar, die dann selbstverständlich ebenfalls wie der Modulblock selbst in die zu reinigenden Flüssigkeit eingetaucht ist. Mittels einer solchen Pumpe kann der Verrohrungsaufwand noch weiter verringert werden und zudem die Sicherheit vor Leckagen noch weiter erhöht werden.

In der Praxis hat es sich bewährt, der Filtrationsvorrichtung eine Vorreinigungskammern zum Grobreinigen der Flüssigkeit zuzuordnen. Durch eine effektive Vorreinigung der verunreinigten Flüssigkeit kann auf vorteilhafte Weise eine überschnelle Verschmutzung der Anlage vermieden werden. Eine Leistungsreduktion der Filtrationsvorrichtung wäre die Folge und kann somit mit der Vorreinigung verhindert werden. Dabei ist es auch möglich einen übermäßig häufigen Einsatz der Rückspüleinrichtung zu vermeiden.

Zur höchst effizienten Nutzung der erfindungsgemäßen Filtrationsvorrichtung umfaßt diese eine Steuereinrichtung zum Steuern des Reinigungsprozesses. Dabei wird unter anderem insbesondere im Rahmen eines Regelkreises permanent die Förderleistung an gereinigter Flüssigkeit und die Rückspüleinrichtung aufeinander abgestimmt. Aufgrund des bereits oben erwähnten schnellen Druckaufbaus durch die Rückspüleinrichtung kann dadurch eine leistungsfördernde Reinigung der Filtermodule erfolgen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Entsprechende Einrichtungen sind mit den gleichen Ziffern gekennzeichnet.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Filtrationsvorrichtung.

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Blockmoduls.

Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Filtrationsvorrichtung, wobei es hierbei um eine kleinere Einheit handelt, bei der gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung insbesondere das Behältnis durch einen fakultativen Sicherheitstanke bzw. -wanne ersetzt wurde und die Verbindungsteilmodule 7a/b weggelassen wurden.

Beispielhaft sei nachfolgend der Verfahrensablauf der Schmutzflüssigkeitsreinigung anhand von Fig. 3 beschrieben. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit läßt sich dieses Verfahren, auch auf die in den Fig. 1 und 2 gezeigte komplexere Filtrationsvorrichtung über tragen. Wobei mehrere Filtermodule zur Anwendung gelangen und diese hierzu über Teilmodule 7a/b miteinander kommunizieren können bzw. in Verbindung stehen.

Gemäß Fig. 3 wird das zu reinigende Wasser zunächst in einem Grobfilter oder Vorfilter 8 einer Vorreinigung unterzogen, danach wird das im erfindungsgemäßen Sinne durchaus noch als Schmutzwasser zu bezeichnende Feed über den Zulauf bzw. das Zulaufventil 11 in den Arbeitsbehälter 5 geleitet.

Das Zulaufventil 11 wird durch den Schwimmerschalter 12 bei maximalem Flüssigkeitsstand geschlossen und durch den Schwimmerschalter 13 bei minimalem Flüssigkeitsstand im Arbeitstank 5 geöffnet. Dadurch wird das Niveau im Arbeitstank 5 bestimmt und der Zulauf gesteuert.

Die Pumpe 3 saugt aus dem Arbeitstank 5 das Feed, d. h. die kontaminierte Flüssigkeit, an und drückt diese mit einem Überdruck zur Reinigung durch das Filterelement 2 bzw. Membranmodul 2. Dabei kann der Überdruck durch ein am Ventilraummembranausgang 14 befindliches Drosselventil eingestellt werden.

Durch das Filtratablaßventil 15 läuft die gefilterte Flüssigkeit (Permeat) ab.

Durch diesen Kreislauf im Arbeitsbehältnis 5 wird die kontaminierte Flüssigkeit aufkonzentriert. Ab einer bestimmten Schadstoffkonzentration, welche durch eine nicht dargestellte Vorrichtung bestimmbar ist, muß der Arbeitsbehälter 5 vom Konzentrat entleert werden. Dies geschieht durch das manuelle oder automatische betätigen bzw. ansteuern des Konzentratablaßventils 16.

Der Kreislauf kann von neuem beginnen.

Bezugszeichenliste

1

Filtrationsvorrichtung

2

Filtermodul

3

Fördereinrichtung/Pumpe

4

Flußwegesystem

5

Modulblock/Arbeitstank

6

Behältnis/Sicherheitstank

7

(a/b) Teilmodule zur Verbindung der Filtermodule

8

Vorreinigungskammer/Vorfilter zur Grobreinigung

9

Steuereinrichtung zur Steuerung der Pumpe und/oder der Ventile

10

Tankdeckel

11

Schmutzwasserzulaufventil

12

Schwimmer max.

13

Schwimmer min.

14

Drosselventil

15

Filtratablaßventil

16

Konzentratablaßventil

17

Pumpengehäuse

Claims (13)

1. Filtrationsvorrichtung (1) umfassend:

• 1. wenigstens ein Filtermodul (2),
• 2. eine Fördereinrichtung (3) zum Fördern von Flüssigkeiten durch das Filtermodul (2),
• 3. ein Flußwegesystem (4) zum Zuführen verunreinigter und Abführen gereinigter Flüssigkeiten
• 4. ein Ventilsystem zum Steuern der Flüsse im Flußwegesystemes (4),

dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationsvorrichtung (1) einen Modulblock (5) umfaßt, in dem das Filtermodul (2), das Flußwegesystem (4) und das Ventilsystem angeordnet sind.

2. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulblock (5) in einem Behältnis (6) zur Aufnahme der zu reinigenden Flüssigkeit angeordnet ist.

3. Filtrationsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulblock (5) Teilmodule (7a, 7b) umfaßt, in denen das Flußwegesystem (4) angeordnet ist.

4. Filtrationsvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Teilmodule (7a, 7b) des Modulblocks (5) das Ventilsystem eingebracht ist.

5. Filtrationsvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmodule (7a, 7b) vernetzte VPE-Kunststoffe umfassen.

6. Filtrationsvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmodule (7a, 7b) einen Edelstahl aufweisen.

7. Filtrationsvorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermodul (2) zum Filtern keramische Membranmodule (8) umfaßt.

8. Filtrationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranmodule (8) im Modulblock zueinander parallel oder in Reihe anschließbar sind.

9. Filtrationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationsvorrichtung (1) eine Reinigungseinrichtung (11) zum Rückspülen des Filtermoduls (2) umfaßt.

10. Filtrationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (3) als Tauchpumpenvorrichtung in der zu reinigenden Flüssigkeit im Arbeitsbereich (6) angeordnet ist.

11. Filtrationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationsvorrichtung (1) ein Vorreinigungskammern (8) zum Grobreinigen der Flüssigkeit umfaßt.

12. Filtrationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationsvorrichtung (1) eine Steuereinrichtung (10) zum Steuern der Filtrationsvorrichtung (1) umfaßt.