DE2821384A1

DE2821384A1 - Membranfilterapparat mit zumindest einer schlauchfoermigen membran

Info

Publication number: DE2821384A1
Application number: DE19782821384
Authority: DE
Inventors: Chroa Yanagi
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1977-05-16
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1978-11-23
Also published as: FR2390982B1; IT7823404A0; JPS53142049A; GB1601969A; US4200531A; DE2821384B2; DE2821384C3; FR2390982A1; DK205578A; JPS5647831B2; SE7805415L; IT1095595B

Description

TT D %f /"* Patentanwälte:

IEDTKE - DÜHLING - IVlNNE - (jRUPE Dipi.-ing.H.Tiedtke

Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-lng. R. Kinne

Dipl.-lng. P. Grupe - 4 -

Bavariaring 4, Postfach 20 24

2821384 ^{8000 MQnchen 2}

Te!.: (0 89) 53 96 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München

16. Mai 1978 B 8930/case FP 3824 HO

KOBE STEEL,LTD. Kobe-city / Japan

Membranfilterapparat mit zumindest einer schlauchförmigen

Membran

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Membranfilterapparat mit zumindest einer schlauchförmigen Membran, und zwar insbesondere auf einen selbstreinigenden Membranfilterapparat. Ein solcher Filterapparat ist zur Reinigung von Schmutzwasser, zur Konzentrationserhöhung von Flüssigkeiten, zur Seewasserentsalzung usw. geeignet.

Es sind Apparate zur Ultrafiltration und nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeitende Apparate bekannt, bei denen im folgenden als Trübe bezeichnetes Speisewasser unter Druck gesetzt wird und die Konzentration der von der Flüssigkeit mitgeführten Stoffe auf der Innenseite der schlauchförmigen Membran erhöht wird, so daß auf der Außenseite der schlauchförmigen Membran gereinigtes Wasser bzw. gereinigte Flüssigkeit bzw. Flüssigkeit mit verringerter Stoffkonzentration anfällt.

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Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

Derartige Apparate bestehen aus einer oder mehreren Baugruppen, wobei jede Baugruppe eine schlauchförmige Membran umfaßt. Apparate zur Ultrafiltration weisen verhältnismäßig grobe Membranen zum Abscheiden von in der Trübe enthaltenen Makromolekülen auf. Nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeitende Apparate weisen verhältnismäßig dichte Membranen auf, so daß auch sehr kleine Teilchen, beispielsweise Ionen, zurückgehalten werden können.

Nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose können nichtionisierbare Verunreinigungen, die nicht durch ebenfalls unter Verwendung einer Membran durchgeführte Elektrodialyse abgeschieden werden können, abgeschieden und in ihrer Konzentration erhöht werden. Umgekehrte Osmose wird in der Regel zum Filtrieren anorganischer Substanzen und auch zum Abscheiden und zur Konzentrationserhöhung organischer Materialien benutzt.

Im Vergleich zu anderen, nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeitenden Apparaten, sind Apparate, die mit schlauchförmigen Membranen arbeiten, besonders vorteilhaft, da sie keine aufwendige Vorbehandlung erfordern und auch rauhen Einsatzbedingungen standhalten. Wie bei anderen nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose arbeitenden Apparate sammeln sich jedoch auch bei den Membranfilterapparaten mit schlauchförmigen Membranen zwangsläufig während der Konzentrationserhöhung Verunreinigungen an, so daß die Durchlässigkeit der Membranen allmählich abnimmt. Dieses Problem tritt ferner auch bei Ultrafiltrationsapparaten auf. Die erwähnten Verunreinigungen umfassen den suspendierten Stoff, organische Stoffe und Mikroorganismen, die sich in der Trübe befinden, sowie unlösbare Salze, Metallhydroxide usw.. Diese Verunreinigungen werden auf der inneren Oberfläche der Mem-

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bran im Laufe der Konzentrierung abgelagert und können in der Regel nicht einfach durch Spülen oder Waschen mit einer chemischen Lösung beseitigt werden.

Sobald die Ablagerung der Verunreinigungen auf der inneren Oberfläche der Membran begonnen hat, nimmt die Ablagerung und das Anwachsen der Verunreinigungen beschleunigt zu, wobei die ersten Ablagerungen als Kerne wirken. Um eine Verringerung der Durchlässigkeit des Apparates bzw. der Membran zu verhindern, muß daher die innere Oberfläche der Membran ständig sauber gehalten werden, während der Apparat betrieben wird.

Um dieses Problem zu lösen, ist bereits 1966 von S. Leob et al. ein mechanisches Reinigungsverfahren vorgeschlagen worden, das im wesentlichen darin besteht, daß Reinigungskugeln aus einem elastischem Material, beispielsweise Schwammgummi, durch die Einheiten mit den schlauchförmigen Membranen geleitet werden, um die Verunreinigungen zu entfernen. Dieses Verfahren ist mittlerweile verbessert worden, wobei insbesondere die folgenden Verbesserungen bekannt geworden sind:

A) Zum Reinigen der inneren Oberfläche einer schlauchförmigen Membran werden Reinigungskugeln zusammen mit einer Reinigungslösung vom Trübeneinlaß aus hindurchgeleitet, während der Apparat außer Betrieb ist.

B) Zum Reinigen der inneren Oberfläche einer schlauchförmigen Membran werden Reinigungskugeln zwischen zwei Gittern eingeschlossen, die am Trübeneinlaß bzw. Konzentratauslaß des Membranfilterapparates angeordnet sind, und durch Umkehrung der Strömungsrichtung des

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Wassers bzw. der Trübe werden die Reinigungskugeln zwischen dem Gitter hin- und herbewegt.

C) Zum Reinigen der inneren Oberfläche einer Membran werden Reinigungskugeln aus einem Kugeleinfüllelement, das sich am Trübeneinlaß des Membranfilterapparates befindet, eingeleitet, die die innere Oberfläche der Membran reinigen, wonach die benutzten Kugeln aus einem Kugelentnahmeelement abgezogen werden, das sich am Konzentratauslaß des Apparates befindet.

Membranfilterapparate, die nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren arbeiten, sind jedoch ohne Ausnahme schwierig zu steuern und haben geringen Wirkungsgrad. Bekannte nach einem dieser Verfahren arbeitende Apparate haben insbesondere folgende Nachteile.

Das erstgenannte Verfahren A ist insofern ungünstig, als der normale Betrieb des Apparates unterbrochen werden muß, um die erforderliche Reinigung vorzunehmen, so daß die Vorteile eines kontinuierlichen Betriebes nicht ausgenutzt werden können.

Das zweite Verfahren B bedingt nicht nur zusätzliche Anlagekosten, beispielsweise die Kosten für zusätzliche Leitungen und umschaltbare Ventile zum Umkehren der Strömungsrichtung, sondern auch komplizierte Schaltvorgänge und somit Schwierigkeiten bei der Prozeßsteuerung. Da die Schaltvorgänge zwangsläufig von StrömungsUnterbrechungen und Druckschwankungen begleitet sind, tritt eine Wirkungsgradeinbuße bei der Wasserbehandlung auf. Ferner ist die Umkehrung der Strömungsrichtung nicht möglich bei Membranfilterapparaten mit tannenbaumförmiger Anordnung der Baugruppen.

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Das dritte Verfahren C ist das günstigste, da der Apparat während des Betriebes gereinigt werden kann, da die volle Kapazität des Apparates ständig ausgenutzt werden kann und keine Wirkungsgradeinbußen auftreten und da die Investitionskosten des Apparates verhältnismäßig niedrig sind. Da andererseits zum Einfüllen und zum Entnehmen der Reinigungskugeln voneinander unabhängige Vorrichtungen vorgesehen sein müssen, kann die Reinigung allerdings nicht im geschlossenen Kreislauf durchgeführt werden, und insbesondere dann, wenn häufige Reinigungen in kurzen Zeitabständen notwendig sind, bringt auch dieses Verfahren Schwierigkeiten bei der Steuerung mit sich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Membranfilterapparat mit zumindest einer schlauchförmigen Membran zu schaffen, der die genannten Nachteile herkömmlicherApparate und Verfahren nicht aufweist. Insbesondere soll ein Membranfilterapparat geschaffen werden, der ein Kugelzuführsystem für Reinigungskugeln aufweist, das weder eine Unterbrechung noch eine Umkehrung der Strömung erfordert, das einfachen Aufbau hat und das gründliche und häufige Reinigungen ermöglicht, ohne daß der Betrieb des Apparates in irgendeiner Weise gestört wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Membranfilterapparat gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

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Figur 1

eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Membranfilterapparates, die erkennen läßt, wie Reinigungskugeln von einer Kugelzuführvorrichtung durch den Apparat geleitet werden;

Figuren 2
und 3

Figur 4
Figur 5

Schnittdarstellungen der Kugelzuführvorrichtung gemäß Figur 1 in verschiedenen Betriebsstellungen;

einen Schnitt gemäß I-I in Figur 3;

eine Figur 1 entsprechende schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit einer anderen Kugelzuführvorriciitung;

Figuren 6
und 7

Schnittdarstellungen der Kugelzuführvorrichtung gemäß Figur 5, die zeigen, wie Reinigungskugeln eingefüllt werden;

Figuren 8
und 9

Schnittdarstellungen der Kugelzuführvorrichtung gemäß Figur 5, die zeigen, wie Reinigung skugeln durch den Apparat geleitet werden;

Figuren 10
und 11

Schnittdarstellungen der Kugelzuführvorrichtung gemäß Figur 5, die zeigen, wie Reinigungskugeln entnommen werden;

Figur 12

eine Figur 1 entsprechende schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit einer anderen Kugelzuführvorrichtung;

Figur 13

einen Schnitt gemäß II-II in Figur 14;

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Figur 14

eine Schnittdarstellung der Kugelzuführvorrichtung gemäß Figur 12; und

Figuren 15a schematische Darstellungen der Funktionsweise der Kugelzuführvorrichtung gemäß den Figuren 12 bis 14.

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Der in Figur 1 dargestellte Membranfilterapparat umfaßt eine Trübeleitung 1, eine Konzentratleitung 2 sowie eine Kugelzuführvorrichtung 3 zum Zuführen von Reinigungskugeln. Die Kugelzuführvorrichtung 3 ist in den beiden genannten Leitungen angeordnet, d.h. die Trübeleitung 1 und die Konzentratleitung 2 verlaufen durch die Kugelzuführvorrichtung. Die Trübe, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel auch als Speisewasser bezeichnet werden kann, da die Trägerflüssigkeit Wasser ist, wird von einer Speisepumpe 4 unter Druck gesetzt und in einen ersten, stromauf liegenden Abschnitt 1a der Trübeleitung 1 eingespeist. Die Trübe strömt dann durch die Kugelzuführvorrichtung 3 und einen zweiten, stromab liegenden Abschnitt 1b der Trübeleitung 1 zu einer Membranfiltervorrichtung 5, die zumindest eine schlauchförmige Membran aufweist, und in der die Trübe mit Hilfe der schlauchförmigen Membran filtriert wird. Das sich auf der Außenseite der Membran ansammelnde Filtrat wird über eine Filtratleitung 6 abgezogen. Das sich auf der Innenseite der schlauchförmigen Membran ansammelnde Konzentrat strömt durch einen ersten, stromauf liegenden Abschnitt 2a der Konzentratleitung 2 in die Kugelzuführvorrichtung 3 und von dieser in einen zweiten, stromab liegenden Abschnitt 2b der Konzentratleitung 2, aus der das Konzentrat schließlich über ein Druckregelventil 7 abgeführt wird.

Der Aufbau der Kugelzuführvorrichtung 2 ist in den Figuren 2 und 3 ausführlicher dargestellt. Die Kugelzuführvorrichtung 3 umfaßt ein stationäres Teil 9, in dem ein Kanal 1c sowie ein Kanal 2c und ein Durchgangsloch 8 ausgebildet sind, das senkrecht zu den Kanälen 1c und 2c verläuft. Der Kanal 1c verbindet den ersten Abschnitt 1a und den zweiten Abschnitt 1b der Trübeleitung 1, und der Kanal 2c verbindet den ersten Abschnitt 2a mit dem zweiten Abschnitt 2b der

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Konzentratleitung 2. Ferner umfaßt die Kugelzuführvorrichtung 3 ein bewegbares Teil 11 mit einer Kugelaufnahme 16, die als Kammer 1d mit einem Gitter 10 am einen Ende der Kammer ausgebildet ist. Das bewegbare Teil 11 sitzt verschiebbar im Durchgangsloch 8 des stationären Teiles 9.

Jeder der Kanäle 1c und 2c ist mit Hilfe von O-Ringen 12 nach außen abgedichtet, die zwischen dem gleitend verschiebbaren Teil 11 und dem stationären Teil 9 angeordnet sind. Wie die Schnittdarstellung gemäß Figur 4 zeigt, ist jeder der Kanäle 1c und 2c mit einem Bypass 13 versehen, so daß die Fluidströmung durch den Kanal 1c bzw. 2c selbst dann nicht unterbrochen ist, wenn die Kugelaufnahme 16 mit Kugeln 14 gefüllt ist oder wenn die Kammer 1d des bewegbaren Teiles 11 weder mit dem Kanal 1c noch mit dem Kanal 2c ausgerichtet ist bzw. fluchtet, während das bewegbare Teil 11 verschoben wird.

Das bewegbare Teil 11 nimmt normalerweise die in Figur 3 dargestellte Stellung ein, in der der erste Abschnitt 1a und der zweite Abschnitt 1b der Trübeleitung miteinander über den Kanal 1c und den Bypass 13 im stationären Teil verbunden sind und die entsprechenden zwei Abschnitte 2a und 2b der Konzentratleitung über die Kugelaufnahme 16 miteinander verbunden sind, die mit dem Kanal 2c des stationären Teiles 9 ausgerichtet is-t bzw. fluchtet.

Um den Reinigungsbetrieb durchzuführen, wird das bewegbare Teil 11 verschoben, bis die Kugelaufnahme 16 mit dem Kanal 1c ausgerichtet ist, wie dies in Figur 2 dargestellt ist, so daß die in der Kugelaufnahme 16 befindlichen Reinigungskugeln 14 vom Druck der Trübe in den zweiten Abschnitt 1b der Trübeleitung 1 und von dort in die Membran-

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filtervorrichtung 5 gedrückt werden. Danach wird das bewegbare Teil 11 in die in Figur 3 dargestellte Stellung zurückgeschoben, so daß die Reinigungskugeln 14 von der Kugelaufnahme 16 aufgenommen werden können, nachdem die Reinigungskugeln die innere Oberfläche der schlauchförmigen Membran gereinigt haben und durch den ersten Abschnitt 2a der Konzentratleitung 2 zur Kugelzuführvorrichtung 3 zurückgekehrt sind. Das bewegbare Teil 11, in dem sich dann wieder die Reinigungskugeln 14 befinden, nimmt die in Figur 3 dargestellte Ruhestellung ein, bis die nächste Reinigung durchgeführt wird. Wenn dann während des kontinuierlichen Betriebes des Filterapparates die Verschmutzung der inneren Oberfläche der schlauchförmigen Membran im Laufe der Zeit stärker geworden ist und dementsprechend die Durchlässigkeit der Membran abgenommen hat, wird das bewegbare Teil 11 erneut in die in Figur 2 dargestellte Stellung nach oben verschoben, so daß die Reinigungskugeln 14 wieder in die Trübeleitung gebracht werden und eine weitere P^v-riqung durchgeführt wird.

Die Reinigungskugeln 14 werden während des kontinuierlichen Betriebes des Membranfilterapparates wiederholt und in den erforderlichen Zeitabständen durch die schlauchförmige Membran geleitet, so daß eine zu starke Verunreinigung der inneren Oberfläche der Membran verhindert wird und dadurch die Durchlässigkeit der schlauchförmigen Membran auf einem hohen Wert gehalten wird.

Die vorstehend beschriebene Verschiebung des bewegbaren Teiles kann entweder von Hand oder beispielsweise mittels eines pneumatischen Zylinders ferngesteuert erfolgen. Ferner ist es auch möglich, die Kugelzuführvorrichtung bzw. den gesamten Filterapparat mit einer Zeitsteuerung, einem

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Druckmeßgerät und anderen Meß- und Steuereinrichtungen zu versehen, die einen vollständig automatischen Betrieb ermöglichen.

Nach einer gewissen Anzahl von Reinigungsdurchläufen sind die Reinigungskugeln so stark verschmutzt oder so stark beschädigt, daß sie durch neue Reinigungskugeln ersetzt werden müssen. Zu diesem Zweck kann der Verschiebeweg des bewegbaren Teiles 11 so vergrößert sein, daß die Kugelaufnahme 16 aus dem stationären Teil 9 herausgezogen werden kann und es dadurch möglich ist, die verschmutzten Reinigungskugeln zu entnehmen und frische Reinigungskugeln einzufüllen.

Figur 5 zeigt schematisch ein Kugelumwälzsystem mit einer Kugelzuführvorrichtung 20, die eine Kugelentnahmevorrichtung sowie eine Kugelexnfüllvorrxchtung umfaßt.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren 6 bis 11 der Aufbau und die Funktion der Kugelzuführvorrxchtung 20 erläutert. Die Kugelzuführvorrxchtung 20 umfaßt ein stationäres Teil 24 mit vier Kanälen 21c, 1c, 2c und 22c, die in Verbindung mit einer Kugeleinfülleitung 21, bei der es sich um eine Zweigleitung des zweiten Abschnittes 1b der Trübeleitung 1 handelt, der Trübeleitung 1, der Konzentratleitung 2 und einer Kugelentnahmeleitung 22 stehen, bei der es sich um eine Zweigleitung des zweiten Abschnittes 2b der Konzentratleitung 2 handelt. Ferner umfaßt die Kugelzuführvorrichtung ein Durchgangsloch 23, das senkrecht zu den genannten Kanälen verläuft, und ein bewegbares Teil 28, in dem drei Kugelaufnahmen 25, 26 und 27 ausgebildet sind und das verschiebbar im Durchgangsloch 23 im stationären Teil 24 angeordnet ist. Das bewegbare Teil 28 nimmt norma-

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lerweise die in Figur 7 dargestellte Stellung ein, so daß die Kugelaufnahmen 25, 26 und 27 mit den Kanälen 1c, 2c und 22c ausgerichtet sind bzw. fluchten.

Zunächst werden Reinigungskugeln 14 in ein Einfüllelement

29 eingefüllt, wonach ein Ventil 30 geöffnet wird, damit Trübe in die Kugeleinfülleitung 21 einströmen kann (siehe Figur 5). Wenn dann das bewegbare Teil 28 nach oben in die in Figur 6 dargestellte Stellung geschoben ist, nimmt die Kugelaufnahme 25 die Reinigungskugeln 14 aus einem Abschnitt 21a der Kugeleinfülleitung 21 auf. Danach wird das bewegbare Teil 28 nach unten in die in Figur 7 dargestellte Stellung geschoben, so daß die Trübeströmung die Reinigungskugeln 14 in den zweiten Abschnitt 1b der Trübeleitung 1 drückt. Wenn die Reinigungskugeln 14 in den Abschnitt 1b der Trübeleitung eingedrückt worden sind, wird das Ventil

30 geschlossen, so daß kein Wasser bzw. keine Trübe mehr

in die Kugeleinfülleitung 21 gelangt. Das bewegbare Teil wird danach in der in Figur 7 dargestellten Stellung gehalten. Nachdem die Reinigungskugeln die innere Oberfläche der schlauchförmigen Membran der Membranfiltervorrichtung 5 gereinigt haben, werden sie von der Kugelaufnahme 26 aufgenommen, wie dies in Figur 8 dargestellt ist. Diese Ruhestellung behält die Kugelzuführvorrichtung 20 bis zum nächsten Reinigungsdurchlauf bei. Um den nächsten Reinigungsdurchlauf einzuleiten, wird das bewegbare Teil 28 nach oben in die in Figur 9 dargestellte Stellung geschoben, so daß die Reinigungskugeln 14 aus der Kugelaufnahme 26 in den zweiten Abschnitt 1b der Trübeleitung 1 eingespült bzw. eingedrückt werden. Danach wird das bewegbare Teil 28 in die in Figur 8 dargestellte Stellung zurückgeschoben. Nachdem die Reinigung der inneren Oberfläche der schlauchförmigen Membran mittels der Reinigungskugeln 14 abgeschlossen

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ist und die Reinigungskugeln in den Abschnitt 2a der Konzentratleitung 2 gelangt sind, werden sie von der Kugelaufnahme 26 aufgenommen. Durch Wiederholung der in den Figuren 8 und 9 dargestellten Schritte auf gleiche Weise, wie dies unter Bezugnahme auf die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Kugelzuführvorrichtung 3 erläutert wurde, kann der Membranfilterapparat unter Beibehaltung der hohen Durchlässigkeit der Membran kontinuierlich betrieben werden.

Nach einer gewissen Anzahl von Reinigungsdurchläufen werden die Reinigungskugeln 14 aus dem System entnommen. Zu diesem Zweck wird das bewegbare Teil 28 in der in Figur 9 dargestellten Stellung gelassen, nachdem die Reinigungskugeln in den Abschnitt 1b der Trübeleitung 1 eingeleitet worden sind. Dies führt dazu, daß die Reinigungskugeln, nachdem sie die Membran gereinigt haben und in den ersten Abschnitt 2a der Konzentratleitung 2 eingetreten sind, von der Kugelaufnahme 27 aufgenommen werden, wie dies in Figur 10 dargestellt ist. Danach wird das bewegbare Teil 28 nach unten in die in Figur 11 dargestellte Stellung verschoben, und es wird ein Ventil 31 geöffnet, damit Konzentrat in die Kugelentnahmeleitung 22 gelangt, so daß die Reinigungskugeln 14 in der Kugelaufnahme 27 durch einen Abschnitt 22b der Kugelentnahmeleitung aus dem Apparat herausgespült werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Kugelzuführvorrichtungen in der Weise beschaffen, daß die Reinigungskugeln 14, die in die Konzentratleitung 2 gelangt waren, zur Trübeleitung 1 dadurch zurückgebracht werden, daß das bewegbare Teil einschließlich der Kugelaufnahme innerhalb eines stationären Teiles linear verschoben wird.

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Figur 12 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der eine anders ausgebildete Kugelzuführvorrxchtung zur Anwendung kommt. Die in Figur 12 dargestellte Kugelzuführvorrxchtung 32 stimmt zwar weitgehend mit der in Figur 5 dargestellten Kugelzuführvorrxchtung 20 überein, weist jedoch ein bewegbares Teil 40 mit Kugelaufnahmen 38 auf, das drehbar in einem stationären Teil 37 angeordnet und gelagert ist, damit die Reinigungskugeln von einer Leitung zu einer anderen Leitung überführt werden können.

Wie die Figuren 13 und 14 zeigen, umfaßt die Kugelzuführvorrxchtung 32 das stationäre Teil 37, das Endplatten 33 und 34 sowie einen Mantel 36 aufweist. Diese Teile sind mit Hilfe von zwischen den Endplatten 33 und 34 verlaufenden Schrauben 35 miteinander verbunden. Ferner umfaßt die Kugelzuführvorrxchtung 32 das bewegbare Teil 40, das drehbar im stationären Teil 37 gelagert ist. In den Endplatten 33 und 34 sind Kanäle 1c, 2c, 21c und 22c ausgebildet, die in Umfangsrichtung um 90° gegeneinander versetzt sind und mit der Trübeleitung 1 bzw. der Konzentratleitung 2 bzw. der Kugeleinfülleitung 21 bzw. der Kugelentnahmeleitung 22 in Verbindung stehen. Die letztgenannten Leitungen entsprechen den Leitungen der Ausführungsform gemäß Figur 5. Das bewegbare Teil 40 ist mit vier Kugelaufnahmen 38 versehen, die mit den Kanälen 1c, 2c, 21c und 22c zum Fluchten gebracht bzw. ausgerichtet werden können. Ferner weist das bewegbare Teil 40 eine Antriebswelle 39 auf, durch die eine Endplatte 44 verläuft.

Zwischen dem Mantel 36 und jeder Endplatte 33 bzw. 34 ist eine Dichtung 41 angeordnet, die für Fluiddichtheit sorgt. Ferner dichtet ein O-Ring 42 jeweils zwischen dem bewegbaren Teil 40 und jeder Endplatte 33 bzw. 34 sowie ein O-

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Ring 43 zwischen der Antriebswelle 39 und der Endplatte 34 ab. Schließlich sind Bypasse 44 ausgebildet, die dafür sorgen, daß auf jeder Leitung die Strömung selbst dann nicht unterbrochen wird, wenn die entsprechende Kugelaufnahme 38 mit Reinigungskugeln gefüllt ist oder während das bewegbare Teil 40 gerade gedreht wird, so daß die Kugelaufnahmen 38 nicht mit den Leitungen bzw. zugeordneten Kanälen ausgerichtet sind.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Kugelzuführvorrichtung 32 unter Bezugnahme auf die Figuren 15a bis 15d erläutert.

Die Figuren 15a bis 15d zeigen die aufeinanderfolgenden Stellungen der vier Kugelaufnahmen 38, wobei das bewegbare Teil von einer Abbildung zur nächsten jeweils um 90° weitergedreht ist. Die Kugelaufnahmen 38 sind in den Figuren 15a bis 15d zur besseren Unterscheidung mit den Bezugszeichen 381, 382, 383 und 384 versehen. Die in den Figuren 15a bis 15d dargestellte Folge von Schritten wird durchlaufen, um Reinigungskugeln einzufüllen, die Reinigung durchzuführen und Reinigungskugeln zu entnehmen. Während sich das bewegbare Teil 40 in der in Figur 15a dargestellten Stellung befindet, werden zunächst aus dem Abschnitt 21a der Kugeleinfülleitung 21 Reinigungskugeln 14a in die Kugelaufnahme 381 eingefüllt. Danach wird das bewegbare Teil 40 im Uhrzeigersinn um 90° in die in Figur 15b dargestellte Stellung gedreht. In dieser Stellung ist die Kugelaufnahme 381 mit dem zweiten Abschnitt 1b der Trübeleitung 1 ausgerichtet, so daß die Reinigungskugeln 14a in diesen Abschnitt eingedrückt werden und von dort in die Membranfiltervorrxchtung 5 gelangen. Aus dieser treten die Reinigungskugeln 14a im Abschnitt 2a der Konzentratleitung aus, so daß sie von der

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Kugelaufnähme 384 aufgenommen werden. Außerdem werden aus dem Abschnitt 21a der Kugeleinfülleitung Reinigungskugeln 14b in die Kugelaufnahme 382 eingeleitet. Danach wird das bewegbare Teil 40 im Uhrzeigersinn um 90° in die in Figur 15c dargestellte Stellung gedreht, so daß die Reinigungskugeln 14b durch den zweiten Abschnitt 1b der Trübeleitung 1 zur Membranfiltervorrichtung 5 und von dieser durch den ersten Abschnitt 2a der Konzentratleitung 2 in die Kugelaufnahme 381 gelangen. Währenddessen werden Reinigungskugeln 14c in die Kugelaufnahme 383 eingefüllt. Danach wird das bewegbare Teil 40 im Uhrzeigersinn um 90° in die in Figur 15d dargestellte Stellung gedreht, so daß die zuletzt eingefüllten Reinigungskugeln durch den zweiten Abschnitt 1b der Trübeleitung, die Membranfiltervorrichtung 5 und den ersten Abschnitt 2a der Konzentratleitung 2 schließlich in die Kugelaufnahme 382 gelangen. Nachdem auf vorstehend beschriebene Weise dreimal Reinigungskugeln eingefüllt worden sind, kann der folgende Reinigungsdurchlauf jeweils einfach dadurch eingeleitet werden, daß das bewegbare Teil 40 um 90° gedreht wird.

Um die Reinigungskugeln nach einer gewissen Anzahl von Reinigungsdurchläufen aus dem System zu entnehmen, wird das Ventil 31 geöffnet, während das bewegbare Teil die Stellung gemäß Figur 15c oder gemäß Figur 15d einnimmt. Durch das öffnen des Ventils 31 strömt Konzentrat bzw. angereichertes Wasser in den Abschnitt 22a der Kugelentnahmeleitung 22, so daß die Reinigungskugeln vom Druck der Konzentratströmung aus dem System herausgespült werden.

Bei den letztbeschriebenen Ausführungsbexspielen sind die Kugeleinfülleitung 21 und die Kugelentnahmeleitung 22 als Zweigleitung der Trübeleitung bzw. der Konzentratleitung

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ausgebildet. Zum Einfüllen und Entnehmen der Reinigungskugeln kann jedoch auch eine unabhängige Fluidquelle vorgesehen sein, wenn Druckschwankungen im Membranfilterapparat vermieden werden müssen oder sollen.

Der erfindungsgemäße Membranfilterapparat mit der beschriebenen Kugelzuführvorrichtung ist im Aufbau einfach, ermöglicht einfaches Einfüllen und Umwälzen der Reinigungskugeln selbst bei kontinuierlichem Betrieb des Membranfilterapparates und hat geringe Herstellungskosten. Ferner eignet sich der Membranfilterapparat für automatischen Betrieb, wobei die Betriebssteuerung dadurch wesentlich vereinfacht ist, daß zum Reinigen der schlauchförmigen Membran lediglich ein bewegbares Teil verschoben bzw. gedreht zu werden braucht. Da diese Bewegung des bewegbaren Teiles den normalen Betrieb des Membranfilterapparates auf keine Weise behindert, kann ferner die Reinigung in kurzen Zeitabständen durchgeführt werden, so daß die innere Oberfläche der Membran während des gesamten kontinuierlichen Betriebes sauber gehalten werden kann. Der Membranfilterapparat kann somit während langer Zeitdauer mit hohem Wirkungsgrad betrieben werden, ohne daß die Durchlässigkeit der schlauchförmigen Membran merklich abnimmt.

Der erfindungsgemäße Membranfilterapparat mit zumindest einer schlauchförmigen Membran ist daher besonders geeignet zur Reinigung von Schmutzwasser, zur Konzentrationserhöhung von Trüben, beispielsweise von Säften, zur Seewasserentsalzung usw.

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Claims

Patentansprüche

f1.)Membranfilterapparat mit zumindest einer schlauchförmigen Membran, gekennzeichnet durch eine Trübeleitung (1), eine Membranfiltervorrichtung (5) mit zumindest einer schlauchförmigen Membran, die die Konzentration einer Trübe erhöhen kann, eine Konzentratleitung (2), die so angeordnet ist, daß die Strömungsrichtung in der Konzentratleitung entgegengesetzt zur Strömungsrichtung in der Trübeleitung ist, und eine Kugelzuführvorrichtung (9, 24, 37) zum Zuführen von Reinigungskugeln (14, 14a, 14b, 14c), wobei die Kugelzuführvorrichtung umfaßt ein stationäres Teil (9, 24, 37), das quer zur Trübeleitung und zur Konzentratleitung angeordnet ist und jede dieser Leitungen in einen stromauf liegenden, ersten Abschnitt (1a, 2a) sowie einen stromab liegenden, zweiten Abschnitt (1b, 2b) unterteilt, im stationären Teil vorgesehene Kanäle (1c, 2c), die parallel zueinander verlaufen und den ersten Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt der Trübeleitung bzw. den ersten Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt der Konzentratleitung verbinden, ein bewegbares Teil (11, 28, 40), das zumindest eine Kugelaufnahme (16; 25, 26, 27; 38) aufweist, die eine mit einem stromauf und einem stromab gelegenen Segment jedes der Kanäle verbindbare Kammer (1d) sowie ein Gitter (10)

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umfaßt, das am einen Ende der Kammer angeordnet ist, wobei das bewegbare Teil im stationären Teil derart bewegbar angeordnet ist, daß die Kugelaufnahme abwechselnd in Ausrichtung mit einem der zwei Kanäle bewegbar ist, sowie Dichtungsmittel (12, 42, 43), die so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie für fluiddichten Abschluß zwischen den zusammenwirkenden Oberflächen des stationären Teiles und des bewegbaren Teiles sorgen.
2. Meinbranf ilterapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das stationäre Teil (24, 37) der Kugelzuführvorrxchtung (2o, 32) parallel zu den Kanälen (1c, 2c) für die Trübeleitung (1) und die Konzentratleitung (2) mit einem dritten Kanal (21c), in dem gleiche Strömungsrichtung wie in der Konzentratleitung herrscht und der einen stromauf gelegenen Abschnitt (21a) mit einem stromab gelegenen Abschnitt (21b) einer Kugeleinfülleitung (21) verbindet und/oder mit einem vierten Kanal (22c) versehen ist, in dem gleiche Strömungsrichtung wie in der Trübeleitung herrscht und der einen stromauf gelegenen Abschnitt (22a) mit einem stromab gelegenen Abschnitt (22b) einer Kugelentnahmeleitung (22) verbindet, und daß das bewegbare Teil (28, 40) im stationären Teil derart bewegbar angeordnet ist, daß die Kugelaufnahme (25, 26, 27; 38) aus einer Stellung, in der sie mit einem der Kanäle ausgerichtet ist, in eine Stellung geschaltet werden kann, in der sie mit dem anderen Kanal ausgerichtet ist.
3. Membranfilterapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die parallen Kanäle (1c, 2c, 21c, 22c) im stationären Teil (2, 24) der Kugelzuführvorrxchtung (3, 20) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und daß das bewegbare Teil (11, 28) im stationären

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Teil verschiebbar so angeordnet ist, daß die Kugelaufnahme (16; 25, 26, 27) durch Verschiebung in der gemeinsamen Ebene umgeschaltet wird.
4. Membranfxlterapparat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Teil (40) drehbar im stationären Teil (37) der Kugelzuführvorrichtung (32) gelagert ist und daß die Kanäle (1c, 2c, 21c, 22c) im stationären Teil und die zumindest eine Kugelaufnahme (38) im bewegbaren Teil konzentrisch zur Drehachse des bewegbaren Teiles angeordnet sind.
5. Membranfilterapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Kanäle (1c, 2c, 21c, 32c) im stationären Teil (9, 24, 37) der Kugelzuführvorrichtung (3, 20, 32) ein Bypass (13, 44) zugeordnet ist.

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