DE20321026U1 - Membrane module, immersed in a sewage treatment basin, has a controlled pump to take off the permeate to a liquid store and free outflow through a non-return valve - Google Patents

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Abstract

The membrane separation stage, in a sewage treatment plant, has a membrane module immersed in a basin with a connected pump leading to an outflow. A control unit sets the operation of the pump electromotor. A liquid store is downstream of the pump, at a higher level, with the free outflow. A non-return valve is in the connecting channel in front of the pump or after it. A bypass bridges the connecting channel section with the pump and non-return valve, with a shut-off valve. The control unit is connected to a pressure sensor, liquid level monitor, the pump motor and/or the shut-off valve.

Description

Die Erfindung betrifft eine Membrantrennvorrichtung für Kläranlagen, mit einem Membranmodul, das untergetaucht in einem der Behälter einer Kläranlage angeordnet ist, einer mit einer Pumpe ausgerüsteten Leitung, die den Ausgang des Membranmoduls mit einem Auslauf verbindet und einer Steuer- und Regeleinheit für die Pumpe.The Invention relates to a membrane separation device for sewage treatment plants, with a membrane module submerged in one of the containers sewage plant is arranged, equipped with a pump line, the output the membrane module connects to an outlet and a control unit for the Pump.

In Kläranlagen nach dem sogenannten MBR-System wird die flüssige Phase, d.h. das Permeat, vielfach durch ein Membranmodul hindurch abgezogen und in den Auslauf übergeben. Auf diese Weise können feinste Festkörperstrukturen bis hin zur Größe von Bakterien und Viren zurückgehalten werden, derart, dass das Wasser danach unmittelbar als Brauchwasser verwendet werden kann, das der EU-Badegewässer-Richtlinie entspricht. Dabei kann ein "Behälter" im obigen Sinne sowohl ein eigentlicher Behälter einer Kläranlage sein, jedoch auch ein Sammelbehälter, der einer biologischen Kläranlage nachgeschaltet ist und in dem das Wasser mithilfe von Membranmodulen im vorgenannten Sinne weiter aufbereitet wird. Im Bereich von Kleinkläranlagen werden derzeit Systeme eingesetzt, die ohne besondere Steuermechanismen die flüssige Phase, das Permeat, von den Feststoffen im Belebtschlamm abtrennen. Dies geschieht durch Anlegen eines statischen, bei anderen Verfahren durch Anlegen eines dynamischen Unterdrucks an ein Membranmodul.In sewage treatment plants according to the so-called MBR system, the liquid phase, i. the permeate, often withdrawn through a membrane module and passed into the outlet. That way you can finest solid-state structures up to the size of bacteria and viruses are held back, such that the water then used directly as process water This is the EU bathing water directive equivalent. It can be a "container" in the above sense both a real container a sewage treatment plant be, but also a collection container, downstream of a biological treatment plant is and in which the water using membrane modules in the aforementioned Meaning is further processed. Be in the field of small wastewater treatment plants Currently systems are used without special control mechanisms the liquid Phase, the permeate, separated from the solids in the activated sludge. This is done by applying a static, in other procedures by applying a dynamic negative pressure to a membrane module.

Im Falle des statischen Unterdrucks wird das Membranmodul in einer Position oberhalb des Auslaufs des Systems angeordnet, so dass eine Druckdifferenz zum Auslauf hin erzeugt wird, die das Abwasser durch das Membranmodul hindurchdrückt. Um Druckdifferenzen im verwertbaren Bereich zu erzielen, müssen die relativ groß dimensionierten Membranmodule in der Regel am Boden des Belebungsbeckens installiert werden, damit eine ausreichende statische Druckhöhe zur Verfügung steht. Hier befindet sich jedoch während der Belüftungspausen die abgesetzte Biomasse, der sogenannte Belebtschlamm, in einer sehr hohen Feststoffkonzentration. Es besteht daher die Gefahr, dass sich die Membranmodule bei Ausfall oder Beeinträchtigung des Belüftungssystems im Belebungsbecken zusetzen.in the Case of static negative pressure, the membrane module in a Position located above the outlet of the system, leaving a Pressure difference is generated towards the spout, which passes through the wastewater pushes through the membrane module. Around To achieve pressure differences in the usable range, the relatively large-sized membrane modules usually installed at the bottom of the aeration tank so that a sufficient static pressure level is available. Here is however during the ventilation breaks the settled biomass, the so-called activated sludge, in one very high solids concentration. There is therefore a risk that the membrane modules in case of failure or impairment of ventilation system in the aeration tank.

Bei der dynamischen Variante wird der Unterdruck zum Abzug des Permeats mit Hilfe einer Pumpe aufgebracht. Diese Pumpe ist bei kleinen, kostengünstigen Anlagen in der Regel die selbstansaugende Pumpe eines ungeregelten Hauswasserwerks.at The dynamic variant is the negative pressure to the deduction of the permeate applied by means of a pump. This pump is small, inexpensive Plants usually the self-priming pump of an unregulated House waterworks.

Diese Pumpe ist jedoch in ihrer Leistungscharakteristik häufig überdimensioniert, so dass je nach Größe des Membranmoduls eine Drosselung durch ein Absperrventil notwendig ist, damit das Membranmodul nicht zerstört oder beschädigt wird. Außerdem besitzen Pumpen dieser Dimension ein hohes Laufgeräusch.These However, the pump is often over-dimensioned in its performance characteristics, so depending on the size of the membrane module a restriction by a shut-off valve is necessary, so that the membrane module not destroyed or damaged becomes. Furthermore have pumps of this dimension high noise.

Es kommt hinzu, dass beide Verfahren zusätzliche Pumpentechnik für eine Rückspülung des Membranmodul notwendig machen.It In addition, both methods provide additional pumping technology for backflushing the membrane module make necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der obigen Art zu schaffen, die bei geringem Energiebedarf und schonender Behandlung des Membranmoduls sowohl beim Abzug des Permeats als auch bei der Rückspülung eine konstante Druckdifferenz und damit gute Funktionsweise der Vorrichtung gewährleistet.Of the Invention is based on the object, a device of the above To create kind, with low energy requirement and careful treatment of the membrane module both in the withdrawal of the permeate and in the Backwashing one constant pressure difference and thus good functioning of the device guaranteed.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Membrantrennvorrichtung dadurch gekennzeichnet,
dass stromabwärts der Pumpe in einer erhöhten Position ein Flüssigkeitsspeicher mit freiem Auslauf angeordnet ist,
dass vor oder hinter der Pumpe in der Leitung ein Rückschlagventil vorgesehen ist und
dass der Leitungsabschnitt, der die Pumpe und das Rückschlagventil enthält, durch eine Bypassleitung überbrückt wird, in der sich ein Absperrventil befindet.To solve this problem, the membrane separation device according to the invention is characterized
in that a liquid store with a free outlet is arranged downstream of the pump in an elevated position,
that in front of or behind the pump in the line a check valve is provided and
that the line section containing the pump and the check valve is bridged by a bypass line in which a check valve is located.

Vorzugsweise ist die Pumpe eine Gleichstrompumpe, die sich durch niedrigen Energieverbrauch und leisen Lauf auszeichnet.Preferably The pump is a DC pump, characterized by low energy consumption and quiet running characterizes.

Am Ausgang des Membranmoduls befindet sich vorzugsweise ein Drucksensor, der mit der Steuer- und Regeleinheit verbunden ist, so dass die Steuer- und Regeleinheit in die Lage versetzt wird, den Gleichstrommotor der Pumpe so zu steuern, dass ein konstanter Unterdruck gehalten wird. Während dies für den Abzug des Permeats gilt, erfolgt die Rückspülung mit Hilfe des Permeats, das in dem Flüssigkeitsspeicher und in dem Abschnitt der Leitung stromabwärts des Rückschlagventils zurückgehalten wird. Dieses Permeat, das sich in dem erhöht angeordneten Flüssigkeitsspeicher befindet, besitzt gegenüber dem Membranmodul ein statisches Druckgefälle, das die gewünschte Rückspülung ermöglicht. Auch in diesem Falle ist sicherzustellen, dass die Druckdifferenz auf einem möglichst konstanten, nicht zu hohen Wert gehalten wird. Zu diesem Zweck wird mit Hilfe des Drucksensors der an dem Membranmodul von dessen Ausgang her anstehende Druck überwacht und das Absperrventil so gesteuert, dass der Rückstrom des Permeats aus dem Flüssigkeitsspeicher nicht zu einer übermäßigen Druckbelastung des Membranmoduls führt.At the The output of the membrane module is preferably a pressure sensor, which is connected to the control unit, so that the Control unit is enabled to the DC motor of the pump so control that a constant negative pressure is maintained. While doing so for the trigger of the permeate, the backwashing is done with Help of permeate stored in the liquid storage and in the Section of the line downstream the check valve retained becomes. This permeate, located in the elevated liquid storage is located opposite the Membrane module a static pressure gradient, which allows the desired backwashing. Also in this case, make sure the pressure difference on one as possible constant, not too high value. For this purpose will be with the help of the pressure sensor on the membrane module of the output monitored pending pressure and the shut-off valve is controlled so that the return flow of the permeate from the Liquid storage not to an excessive pressure load of the membrane module leads.

Vorzugsweise ist das Membranmodul im oberen Bereich des oder der Klärbehälter angeordnet. Dieser obere Bereich wird auch als Klarwasserzone bezeichnet. Die Belastung des Membranmoduls durch Feststoffe ist hier erheblich geringer als im unteren Bereich des oder der Klärbehälter.Preferably, the membrane module is angeord in the upper region of the clarifier or net. This upper area is also called clear water zone. The load on the membrane module by solids is considerably lower here than in the lower region of the clarifier or tank.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.in the The following are preferred embodiments the invention with reference to the accompanying drawings explained in more detail.

Die einzige Figur ist ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.The single figure is a schematic diagram of a device according to the invention.

In einem Behälter 10 einer Kleinkläranlage befindet sich in eingetauchter Stellung ein Membranmodul 12. Der Behälter 10 kann beispielsweise die Belebungskammer aufnehmen.In a container 10 a small sewage treatment plant is in immersed position a membrane module 12 , The container 10 can record, for example, the aeration chamber.

Das Membranmodul 12 bildet einen Filter, durch den mit Hilfe einer Leitung 14 im wesentlichen klares Wasser, das sogenannte Permeat abzogen werden kann.The membrane module 12 forms a filter through which with the help of a line 14 essentially clear water, the so-called permeate can be removed.

In der Leitung 14 befindet sich eine Pumpe 16, die das Permeat durch die Leitung 14 bis in einen in erhöhter Position stromabwärts der Pumpe angeordneten Flüssigkeitsspeicher 18, der einen Auslauf 20 aufweist, der beispielsweise zu einem Brauchwasserspeicher führt.In the line 14 there is a pump 16 passing the permeate through the pipe 14 into a liquid storage arranged in an elevated position downstream of the pump 18 , the one spout 20 has, for example, leads to a hot water tank.

Vor oder hinter der Pumpe oder, wie in der Zeichnung dargestellt, integriert in die Pumpenkonstruktion ist ein Rückschlagventil 22 vorgesehen, das einen Rückstrom des Permeats in Richtung des Membranmoduls 12 verhindert.In front of or behind the pump or, as shown in the drawing, integrated into the pump construction is a check valve 22 provided that a return flow of the permeate in the direction of the membrane module 12 prevented.

Die Pumpe 16 wird durch einen Elektromotor 24 angetrieben, der vorzugsweise ein regelbarer Gleichstrommotor ist. Die Anordnung aus Pumpe 16 und Rückschlagventil 22, die sich in der Leitung 14 zwischen dem Membranmodul 12 und dem Flüssigkeitsspeicher 18 befindet, wird durch eine Bypassleitung umgangen, in der sich ein Absperrventil 28 in der Form eines 2/2-Wege-Ventils befindet. Wenn dieses Absperrventil 28 geöffnet wird, kann das in dem Flüssigkeitsspeicher 20 angesammelte Permeat durch die Leitung 14 und den Bypass 26 zurück zu dem Membranmodul 12 abgelassen werden und diesen rückspülen. Ein Füllstandsmesser 40 innerhalb des Flüssigkeitsspeichers 18 bewirkt eine Schließung des Absperrventils 28, wenn der Flüssigkeitsspiegel seine tiefste Stellung innerhalb des Flüssigkeitsspeichers erreicht hat.The pump 16 is by an electric motor 24 driven, which is preferably a variable DC motor. The arrangement of pump 16 and check valve 22 who are in the lead 14 between the membrane module 12 and the liquid storage 18 is bypassed by a bypass line, in which there is a shut-off valve 28 is in the form of a 2/2-way valve. If this shut-off valve 28 can be opened in the liquid storage 20 accumulated permeate through the pipe 14 and the bypass 26 back to the membrane module 12 be drained and backwash this. A level gauge 40 within the fluid reservoir 18 causes a closure of the shut-off valve 28 when the liquid level has reached its lowest position within the liquid reservoir.

Mit 30 ist eine Steuer- und Regeleinheit bezeichnet. Diese erhält zunächst über eine Steuerleitung 32 ein Signal eines Drucksensors 34, der über eine Zwischenleitung 36 kontinuierlich den Druck am Ausgang des Membranmoduls 12 überwacht. Eine weitere Steuerleitung 38 überträgt das Signal eines Füllstandsmessers 40 an die Steuer- und Regeleinheit 30, der sich in dem Flüssigkeitsspeicher 18 befindet. Im übrigen sind Steuerleitungen 42 und 44 vorgesehen, die die Steuer- und Regeleinheit 30 mit dem Absperrventil 28 und dem Elektromotor 24 verbinden.With 30 is a control unit called. This receives first via a control line 32 a signal from a pressure sensor 34 who has an intermediate line 36 continuously the pressure at the outlet of the membrane module 12 supervised. Another control line 38 transmits the signal of a level gauge 40 to the control unit 30 that is in the fluid store 18 located. Otherwise, control lines 42 and 44 provided the control unit 30 with the shut-off valve 28 and the electric motor 24 connect.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:A inventive device works as follows:

In Phasen, in denen beim Betrieb der Kläranlage ein Klarwasserabzug vorgesehen ist, wird die Pumpe 16 eingeschaltet. Sie zieht über die Leitung 14 Klarwasser (Permeat) durch das als Filter wirkende Membranmodul 12 hindurch und transportiert dieses Permeat in den hochgelegenen Flüssigkeitsspeicher 18.In phases in which a clear water outlet is provided during operation of the treatment plant, the pump 16 switched on. She pulls over the line 14 Clear water (permeate) through the membrane module acting as a filter 12 through and transports this permeate into the high-level liquid storage 18 ,

Wenn der Flüssigkeitsspeicher 18 gefüllt ist, tritt das Permeat durch den Auslauf 20 aus und gelangt beispielsweise in einen Vorfluter bzw. Sammelbehälter. Das Rückschlagventil 22 verhindert in dieser Phase, dass das Permeat durch die Leitung 14 zurückströmt zum Membranmodul. Dies gilt auch dann, wenn die Pumpe 16 abgeschaltet ist.When the liquid storage 18 is filled, the permeate passes through the spout 20 from and reaches, for example, in a receiving water or collecting tank. The check valve 22 prevents in this phase that the permeate through the pipe 14 flows back to the membrane module. This is true even if the pump 16 is switched off.

Der Drucksensor 34 überwacht ständig den am Ausgang des Membranmoduls herrschenden Druck. Während des Betriebes der Pumpe 16 bildet sich durch das Membranmodul hindurch ein Druckgefälle zu dessen Ausgang hin. Mit Hilfe des Drucksensors 34 und der Steuereinheit 30 in Verbindung mit dem Motor 24 der Pumpe wird erfindungsgemäß dafür gesorgt, dass das Druckgefälle durch das Membranmodul hindurch in Richtung Pumpe 16 gleichmäßig bleibt und einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.The pressure sensor 34 constantly monitors the pressure prevailing at the outlet of the membrane module. During operation of the pump 16 forms through the membrane module through a pressure gradient towards the output. With the help of the pressure sensor 34 and the control unit 30 in conjunction with the engine 24 the pump is provided according to the invention that the pressure gradient through the membrane module in the direction of the pump 16 remains uniform and does not exceed a given value.

Wenn die Entnahme des Permeats abgeschaltet werden soll, wird der Motor 24 der Pumpe 16 abgeschaltet. Wie erwähnt, sorgt das Rückschlagventil 22 dafür, dass das Permeat trotz der erhöhten Position des Flüssigkeitsspeichers 18 nicht nur die Leitung 14 zurückströmt. Dies geschieht vielmehr in gesteuerter Weise über die Bypassleitung 26 und das Absperrventil 28, das beispielsweise in einem Puls-Pause-Betrieb so mit Hilfe der Steuer- und Regeleinheit 30 gesteuert wird, dass eine vorgegebene Menge des Permeats aus dem Flüssigkeitsspeicher 18 durch die Leitung 14 in Verbindung mit der Bypassleitung 26 zurück zum Membranmodul 12 strömt. Auch in diesem Falle überwacht der Drucksensor 34 den am Ausgang, nunmehr Eingang des Membranmoduls 12 herrschenden Druck.If the removal of the permeate is to be turned off, the engine 24 the pump 16 off. As mentioned, the check valve provides 22 that the permeate, despite the elevated position of the liquid storage 18 not just the line 14 flowing back. This happens rather in a controlled manner via the bypass line 26 and the shut-off valve 28 For example, in a pulse-break operation so with the help of the control unit 30 is controlled, that a predetermined amount of the permeate from the liquid storage 18 through the pipe 14 in connection with the bypass line 26 back to the membrane module 12 flows. Also in this case the pressure sensor monitors 34 the at the output, now input of the membrane module 12 prevailing pressure.

In diesem Falle verläuft das Druckgefälle in umgekehrter Richtung, nämlich von der Leitung 14 aus durch das Membranmodul hindurch in den Behälter 10. Auch insoweit wird dafür gesorgt, dass das Druckgefälle am Membranmodul 12 einen bestimmten Wert nicht überschreitet, indem das Absperrventil 28 beispielsweise mit Hilfe der Steuer- und Regeleinheit 30 in einem Puls-Pause-Betrieb geöffnet und geschlossen wird, derart, dass sich an dem Drucksensor 34 ein konstanter Druck einstellt, der eine vorgegebene Druckhöhe nicht überschreitet.In this case, the pressure gradient runs in the reverse direction, namely from the line 14 out through the membrane module into the container 10 , Also in this respect, it is ensured that the pressure gradient on the membrane module 12 does not exceed a certain value by the shut-off valve 28 for example, with the help of the control unit 30 is opened and closed in a pulse-pause operation, such that at the pressure sensor 34 sets a constant pressure that does not exceed a predetermined pressure level.

Durch Begrenzung des am Membranmodul anstehenden Über- bzw. Unterdrucks kann erreicht werden, dass dieses schonend behandelt wird und eine lange Filterstandzeit aufweist.By Limitation of pending on the membrane module positive or negative pressure can be achieved that this is treated gently and a long Has filter life.

Claims (7)

Membrantrennvorrichtung für Kläranlagen mit einem Membranmodul (12), das untergetaucht in einem der Behälter (10) einer Kläranlage angeordnet ist, einer mit einer Pumpe (16) ausgerüsteten Leitung, die den Ausgang des Membranmoduls (12) mit einem Auslauf (20) verbindet, und einer Steuer- und Regeleinheit (30) für die Pumpe (16), dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Pumpe (16) in einer erhöhten Position ein Flüssigkeitsspeicher (18) mit freiem Auslauf (20) angeordnet ist, dass vor oder hinter der Pumpe (16) in der Leitung (14) ein Rückschlagventil (22) vorgesehen ist und dass der Leitungsabschnitt, der die Pumpe (16) und das Rückschlagventil (22) enthält, durch eine Bypassleitung (26) überbrückt wird, in der sich ein Absperrventil (28) befindet.Membrane separation device for sewage treatment plants with a membrane module ( 12 ) immersed in one of the containers ( 10 ) a sewage treatment plant is arranged, one with a pump ( 16 ) equipped line, the output of the membrane module ( 12 ) with an outlet ( 20 ) and a control unit ( 30 ) for the pump ( 16 ), characterized in that downstream of the pump ( 16 ) in a raised position a liquid storage ( 18 ) with free outlet ( 20 ) is arranged in front of or behind the pump ( 16 ) in the line ( 14 ) a check valve ( 22 ) is provided and that the line section, the pump ( 16 ) and the check valve ( 22 ), by a bypass line ( 26 ) is bridged, in which a shut-off valve ( 28 ) is located. Membrantrennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich am Ausgang des Membranmoduls ein Drucksensor (34) befindet.Membrane separation device according to claim 1, characterized in that at the outlet of the membrane module, a pressure sensor ( 34 ) is located. Membrantrennvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (16) durch einen Elektromotor, insbesondere Gleichstrommotor (28) antreibbar ist.Membrane separation device according to claim 1 or 2, characterized in that the pump ( 16 ) by an electric motor, in particular a DC motor ( 28 ) is drivable. Membrantrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) die Belebtschlammkammer einer Mehrkammer-Kläranlage bildet.Membrane separating device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the container ( 10 ) forms the activated sludge chamber of a multi-chamber sewage treatment plant. Membrantrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) ein Sammelbehälter für das bereits biologisch geklärte Wasser einer Kläranlage ist.Membrane separating device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the container ( 10 ) is a collection container for the already biologically clarified water of a sewage treatment plant. Membrantrennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranmodul (12) im oberen Bereich des Behälters angeordnet istMembrane separation device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane module ( 12 ) is arranged in the upper region of the container Membrantrennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinrichtung über Steuerleitungen (32,38,42,44) mit dem Drucksensor (34), einem Füllstandsmesser (40) des Flüssigkeitsspeichers (18), dem Elektromotor (24) der Pumpe (16) und/oder dem Absperrventil (28) verbunden ist.Membrane separation device according to one of the preceding claims, characterized in that the control and regulating device via control lines ( 32 . 38 . 42 . 44 ) with the pressure sensor ( 34 ), a level gauge ( 40 ) of the liquid reservoir ( 18 ), the electric motor ( 24 ) of the pump ( 16 ) and / or the shut-off valve ( 28 ) connected is.
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