DE2545716A1

DE2545716A1 - Membranfiltrationsanlage

Info

Publication number: DE2545716A1
Application number: DE19752545716
Authority: DE
Inventors: Guenter Ing Grad Koslowski
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1975-10-11
Filing date: 1975-10-11
Publication date: 1977-05-05
Also published as: US4071453A; FR2326958A1; DE2545716B2; JPS5247578A; NL7610852A; IL50615A0; FR2326958B3

Description

FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG in Essen

Membranfiltrationsanlage

Di· Erfindung betrifft eine Membranfiltrationsanlage, die au· Mehreren, parallel angeordneten, durch Uralenkstutzen miteinander verbundenen sowie mit Bohrungen versehenen Rohren besteht, in denen sich eine Membran befindet, die durch in den Rohrenden angeordneten Hülsen abgestützt wird, und entweder unmittelbar an der Innenwand des Rohres anliegt oder durch eine Stützschicht, die auch fest axt der Membran verbunden sein kann, von der Innenwand des Rohres getrennt ist, und bei der je zwei Rohre ait ihren verdickten Rohrenden &Ώ. der Grundplatte eines Umlenkstutzens befestigt sind, wobei sich an jeder Verbindungsstelle in der Grundplatte oder im verdickten Rohrende eine Ausnehmung befindet, in der ein Dichtelement liegt»

Sine Vorrichtung der genannten Art wird in der deutschen Patentanmeldung P 25 30 732.3 vorgeschlagen, wobei di· zu dieser Vorrichtung gehörenden Membranen als Schlauchmembranen ausgebildet sind. Auch ähnlich aufgebaute, bekannt» Membran« filtrationsanlagen werden seit je her ausschließlich mit Schlauchmembranen ausgerüstet, obwohl der Fachmann di· Schwierigkeiten und Nachteile kennt, die sich aus der Verwendung von Schlauchmeabranen ergeben.

So iat die Herstellung von Schlauchmembranen mit geringen Durchmessertoleranzen technisch schwierig und verursacht hohe

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Kosten· Ferner weisen die Rohre der Metnbranfiltrationa— anlage in ihrem Innendurchmesser und die in den Rohren befindlichen Stützschichten in ihrer Dicke derartig groß« Toleranzen auf, daß die Schlauchmembranen, die in den Rohren bzw· auf den Stützschichten angeordnet sind, häufig durch Faltung oder Üb erdehnung beschädigt werden. Außerdem stehen wegen der aufwendigen Fertigung nur Schlauchmembranen mit bestimmten Durchmessern zur Verfügung, und der Anlagenkonstrukteur i3t daher gezwungen, eine Membranfiltrationa— anlage nach dem vorgegebenen Durchmesser der Schlauchmem— brauen zu konstruieren, wodurch viele, technisch vorteilhafte Lösungen ungenutzt bleiben müssen. Schließlich können verschiedene Schlauchmembrantypen auch nur in aufwändigen. Wasser» behältern transportiert und gelagert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Membran» filtrationsanlage zu schaffen, die mit Membranen auegerüstet ist, welche unterschiedliche Abmessungen bei größeren Abmessungstoleranzen aufweisen können, kostengünstig zu fertiges sowie einfach zu montieren sind und im Dauerbetrieb nur eine sehr geringe Störanfälligkeit zeigen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Membran al3 sich überlappende, zylindrisch gebogene Flachmembran ausgebildet ist, die während der Filtration an der Innenwand des Rohres fest anliegt, überraschenderweise wurde nämlich gefunden, daß die bisher in Merabranfiltrationsanlagen verwendeten Schlauchmembranen entsprechend der Erfindung durch Flachmembranen ersetzt werden können. Insbesondere bei den Membranen, die mit einer dickeren Stützschicht fest verbunden sind, ist es entsprechend dex* Er-

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findung besonders vorteilhaft, daS die mit den Dichtelementen in Berührung stehenden Flächen und die sich überlappenden Flächen der Flachmembran flüssigkeitsundurchlässig sind. Die sich überlappenden Membranflächen werden beispielsweise durch das Tauchen in einen flüssigen Kunststoff oder durch Wärmebehandlung flüssigkeitsdicht gemacht und damit gleichsam "versiegelt". In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die sich überlappenden Flächen der Flachmembran mit eine« wiederverwendbaren, durch Druck haftenden und durch Zug lösbaren Haftkleber beschichtet sind. Derartige er— findungsgemäß beschichtete Membranen werden insbesondere in halbtechnischen Membranfiltrationsanlagen eingesetzt, die für den Versuchsbetrieb in kurzen Zeitabständen an— und abgeschaltet werden·

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Aufwendungen für die Fertigung und Montage der Flachmembranen wesentlich niedriger sind, als die für Schlauchmembranen· Znsbesondere kann auf den Einsatz komplizierter Maschinen, die zur Herstellung der Schlauchmembranen erforderlich sind, verzichtet werden« Die Qualität des Filtrats wird durch die erfindungsgemäß gestaltete Membranfiltrationsanlage nicht nachteilig beeinflußt·

Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung dargestellt und *rird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. la, Ib Längs- und Querschnitt durch eine er-

findungsgemäße Membranfiltrationsanlage

Fig. 2 Längsschnitt durch den Dichtung 3b ere ich der

erfindungsgemäßen Membranfiltrationsanlage»

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Dia in den Figuren 1 und 2 dargestellte Membranfiltrationsanlage wird in bekannter Weise zur Trennung von Lösungen, inabesondere von wässrigen Lösungen, verwendet· Die Anlage beeiaht aus einer Anzahl parallel zueinander angeordneter Rohre 9j die in der Zeichnung nicht dargestellte Bohrungen, aufweisen» Die verdickten Rohrenden 8 sind an den Rohren 9 durch Kleben, Schweißen oder Löten befestigt. Je zwei Rohre 9 sind durch einen Unlenkstutzen 2 miteinander verbunden, wobei eine Parallel» oder Hintereinanderschaltung der Hohre 9 möglich ist· Der Umlenks tut äsen 2 weist eine als Flansch ausgebildete Grundplatte 1 auf, die je nach Materialbe schaffenheit des UmI enks tut sens 2 angegossen, angeschweißt oder angeklebt sein kann· Je zwei Hohre 9 und der UttXenkstutzen 2 können beispielsweise dadurch miteinander verbunden sein, daß zwei Schrauben 6 durch entsprechende Bohrungen der Grundplatt· 1 in die offene Klammer 7 eingreifen, wie es in Fig. 1 gezeigt iat. Aber auch die Verwendung ähnlich gestalteter Verbindungselemente ist möglich·

In Jedem Rohr 9 ist entsprechend der Erfindung eine eich überlappende, zylindrisch gebogene Flachmembran *> angeordnet, die entweder unmittelbar an der Innenwand des Rohras 9 anliegt oder von einer Stützschicht 10 getragen wird, die auf der Innenwand das Rohres 9 aufliegt,, Die Stützschicht IO ist entweder mit der Flachmembran j> fest verbunden, ode:.» sie ist al» Schlauch, Rohr oder ala zum Schlauch geformter Streifen ausgebildet und muß in diesem Fall als gesondertes Bauteil in der Anlage montiert werden. Die Stützschicht 10 besteht aus gesintertem Metall {separates Stützrohr), gesintertem Kunststoff» Papier oder ähnlichen porösen und flässigkeitsdurchlässigen Werkstoffen»

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Die sich überlappenden Flächen 12 und die übrigen Teile der Flachmembran 5 werden während der Filtration fest an die Innenwand des Rohres 9 beziehungsweise an die Stütz— schicht 10 angepreßt. Die zylindrisch gekrümmte Flachmembran 5 wird an ihrem Ende durch die Hülse k im Rohr 9 abgestützt.

Wenn die Flachmembran 5 fest mit der Stützschicht 10 verbunden ist, so ragt dieser Verbundkörper über das Rohrende 3 hinaus. Wenn die Flachmembran 5 und die Stütz» schicht 10 als getrennte Bauteile ausgebildet sind, so liegen die Kante des verdickten Rohrendes 8 sowie die Schnittfläche der Stützsehicht 10 in einer Ebene und nur die Flachmembran 5 ragt iih^r das Rohrende 8 hinaus (siehe Fig. 2). In der Grundplatte 1 oder im verdickten Rohrende 8 ist an jeder Verbindungsstelle eine kegelige oder zylindrische Ausnehmung angebracht, welche das Dichtelement 3 aufnimmt. Die verwendeten Dichtelemente bestehenaus Gummi oder geeigneten Kunststoffen. Beim Verschrauben der beiden Rohre 9 »it dem Umlenkst atzen 2 drückt jedes Dichtelement 3 in radialer Richtung auf das Ende der Flachmembran 5 beziehungsweise auf das Ende des aus Flachmembran 5 und Stützschicht 10 bestehenden Verbundkörper s und in axialer Richtung auf die Schnittfläche 11 der Stüt-sscbicht 10. Außerdem werden das Rohrende 8 und der Cmlenk^stutzen 2 nach außen hin abgedichtet.

Um die Verunreinigung des Filtrats mit dem Konzentrat zu verhindern, können die sich überlappenden Flächen 12 und die mit den Dichtelementen 3 in Berührung stehenden Flächen der Flachmembran 5 durch Tauchen in einen flüssigen Kunststoff oder

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durch Wärmebehandlung flüssigkeitsundurchlässig gemacht, also "versiegelt" werden· Diese Versiegelung kann auch bei den Verbundkörpern angewendet werden, die au* einer Flachmembran 5 und einer Stützschicht IO bestehen.

Die Montage der Anlage erfolgt in der Weise, daß zunächst die Stützschicht 10 in das Rohr 9 geschoben wird· Dann wird die Flachmembran 5 zylindrisch gebogen und in das Rohr 9 geschoben. Anschließend wird die Hülse k in das Rohr 9 gebracht, wobei das Ende der Flachmembran 5 in di· endgültige Lage gelangt, in der sich die Flächen 12 überlappen. Nach de« Ver schraub en der Rohre 9 mit dem UmI enkstutzen 2 wird die zu trennende Lösung in die Anlag» gefördert und der Arbeitsdruck aufgebaut· Dabei wird di· ganze Flachmembran 5 an die Innenwand des Rohres 9 gepreßt, wobei sich die Fläfehen 12 überlappen· Während des Anfahren» der Anlage (l bis 5 Hinuten) wird die aus den Bohrungen der Rohre 9 austretende große Filtratmenge verworfen· Sobald di· Flachmembran 5 ihre endgültige Lage im Rohr 9 eingenommen hat, verringert sich die austretende Filtratmenge und das Filtrat hat danach die zu seiner Weiterverwendung erforderliche Qualität. Das aus den Bohrungen der Rohre 9 austretende Filtrat wird in einer Auffangwanne gesammelt, di· in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die erfindungsgemäße Anlage wird mit einem Druck bis zu 200 bar betrieben. Die Höhe des Druckes ist abhängig von der Zusammensetzung der zu trennenden Lösung und den Eigenschaften der Flachmembran 5·

Die erfindungsgemäße Anlage hat eine lange kontinuierlich·

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Betriebszeit ι die beispielsweise 6 bis 12 Monat· betragen kann. Nach dieser Zeit muß die Anlage mit neuen Flach— membranen 5 und/oder Stützschichten 10 bestückt werden. Für Pilotanlagen, die zu Versuchszwecken in kurzen Zeitabständen an- und abgeschaltet werden, haben sich Flach— membranen 5 bewährt, deren sich überlappende Flächen 12 mit einem wiederverwendbaren, durch Druck haftenden und durch Zug lösbaren Haftkleber beschichtet sind· Der Haftkleber erleichtert den beim Versuchsbetrieb häufig erforderlichen Umbau der Anlage.

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Claims

Ansprüche:

1. Membranfiltrationsanlage, die aus mehreren, parallel angeordneten, durch Umlenkstutzen miteinander verbundenen sowie mit Bohrungen versehenen Rohren besteht, in denen sich eine Membran befindet, die durch in den Rohrenden angeordnete Hülsen abgestützt wird und entweder unmittelbar an der Innenwand des Rohres anliegt oder durch eine Stützschicht, die auch fest mit <ä&r Membran verbunden sein kann, von der Innenwand des Rohres getrennt ist, und bei der Je zwei Rohre mit ihren verdickten Rohrenden an der Grundplatte eines Umlenkstutzens befestigt sind, wobei sich an jeder Verbindungsstelle in der Grundplatte oder im verdickten Rohrende eine Ausnehmung befindet, in der ein Dicht— element liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran als sich überlappende, zylindrisch gebogene Flachmembran (5) ausgebildet ist, die während der Filtration an der Innenwand des Rohres (9) fest anliegt*

2· Hembranfiltrationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Dichtelementen (3) in Berührung stehenden Flächen und die sich überlappenden Flächen (12) der Flachmembran (5) flüssiglceitsundurchläesig sind*

3· Meabranfiltrationsanlag* nach den Ansprüchen i und 2_f

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dadurch gekennzeichnet, daß die sich überlappenden Flächen (12) der Flachmembran (5) mit einem wiederverwendbaren, durch Druck haftenden und durch Zug lösbaren Haftklaber beschichtet sind.

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