DE29620426U1 - Anlage zur Stofftrennung mittels Membranfiltration - Google Patents
Anlage zur Stofftrennung mittels MembranfiltrationInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Stofftrennung mittels Membranfiltration,
insbesondere zur biologischen Abwasserreinigung. Prinzipiell ist die Anlage aber auch überall dort einsetzbar, wo eine Fest - Flüssig - Trennung
bis zur Abtrennung kolloidaler Partikel (> ca. 100nm) oder auch eine Flüssig
- Flüssig - Trennung im Bereich der Emulsionen erreicht werden soll.
Bei der kommunalen und industriellen Abwasserreinigung werden zur Abtrennung
abfiltrierbarer Stoffe bzw. Schlämme vom gereinigten Abwasser im wesentlichen drei Verfahren bzw. entsprechende Anlagen dafür angewendet:
is - Schwerkraftentwässerung mittels Sedimentation (Nachklärbecken bzw. Eindicker),
is - Schwerkraftentwässerung mittels Sedimentation (Nachklärbecken bzw. Eindicker),
Flotation,
konventionelle Oberflächen- und Tiefenfiltration (Sand-, Kies- und
Mehrschichtfilter).
Nachklärbecken und Eindicker sind auf leicht sedimentierbare Stoffe angewiesen.
Oftmals werden Schwebstoffe bzw. kleine, schwer sedimentierende Partikel nicht erfaßt und finden sich im Anlagenablauf wieder, wo sie zur Erhöhung
von Ablaufparametern (abfiltrierbare Stoffe, CSB, Phosphor, etc.)
führen können. Hinzu kommt ein hoher Platzbedarf zur Errichtung der Anlagen; dies gilt insbesondere bei Erweiterungen bestehender Anlagen in Ballungsgebieten.
Die Flotation führt in der Regel zwar zu höheren Trockenstoffgehalten, ist
jedoch nur bei geringen Dichteunterschieden zwischen Partikel und Abwasser anwendbar.
Die konventionelle Filtration ist zwar prinzipieii in der Lage, kleinere Partikel
abzuscheiden, kann allerdings bei zu hohen Feststoffgehalten zur schnellen Verstopfung der Aggregate führen. Wenn die Rückspülintervalle zu kurz
sind, ist die Wirtschaftlichkeit der Filtration in Frage gesteiit. Zudem können
keine Feinstpartikel zurückgehalten werden, die aufgrund ihrer großen spezifischen Oberfläche nennenswerte Mengen an zu entfernenden Stoffen
enthalten können. Die Abtrennung beruht stets auf dem Prinzip, daß sich der Filter belädt und bei einem vorher als noch wirtschaftlich erachtetem Druckverlust
rückgespült werden muß.
insbesondere aufgrund der geforderten Reinigungsleistung gewinnen Membranverfahren
immer stärker an Bedeutung. Dabei ist allerdings der Druckverlust über die Membran zu bedenken, so daß bei den in der Abwasserreinigung
vorkommenden Volumenströmen nur Mikrofiitrationsverfahren wirtschaftlich betrieben werden können. Die Entwicklung der Module ist mittlerweile
soweit gediehen, daß nur noch geringe Druckdifferenzen aufgeprägt werden müssen, um einen ausreichenden Permeatstrom (entspricht dem
gereinigten Abwasserstrom) zu gewährleisten. Dies verringert den erforderlichen
Energieeintrag entscheidend. Problematisch bei der Anwendung von Membranverfahren im relativ feststoffreichen Abwasserbereich ist die Gefahr
eines schnellen Fouling, d.h. einer Membranverblockung und somit einer frühzeitigen Beendigung des Betriebes. Um dem zu begegnen, werden die
Membranen im Kreuzstrom (Crossfiow) betrieben, so daß das Aufwachsen
von Belägen vermieden oder zumindest stark vermindert werden kann.
Es sind bereits Vorrichtungen zur Belebtschlammbehandlung und zur kommunalen
Abwasserbehandlung bei denen Membranverfahren eingesetzt werden bekannt geworden. Das EP 0 510 328 beinhaltet eine Vorrichtung
zur Belebtschlammbehandlung, bestehend aus einem Belebtschlammbehälter, in dem vertikal angeordnete Membranmodule in definierten Abständen
zueinander eingehängt sind und die aufwärts überströmt werden. Mit dieser
Vorrichtung wird beispielsweise der Einsatz von Membranen in Plattenpaketen direkt im Belebungsbecken einer kommunalen Kläranlage ermöglicht.
Wenn das Becken von vornherein für den Einsatz von Membranen ausgelegt wurde, kann auch vollständig auf ein Nachklärbecken verzichtet werden.
Der Ablauf ist frei von abfiltrierbaren Stoffen sowie Bakterien und den meisten Viren. Nachteilig bei dieser Vorrichtung erweist sich der Zeitaufwand für
die Reinigung der Membranen, der erforderlich ist, um einem Fouling entgegenzuwirken.
Dieser hat eine Aniagenverfügbarkeit von ca 83% zur Folge.
&iacgr;&ogr; Dies erfolgt mittels Permeat-Rücklauf, sowie der auch bei der Beschickung
vorhandenen Anströmung der Membran. Der Permeatdruck ist zu gering, um
eine schnelle, effektive Spülung zu gewährleisten. Während der Beschikkung ist keine Möglichkeit gegeben, die Membranen von Ablagerungen zu
befreien. Die Plattenpakete sind nur unzureichend druckstabil, um den hohen Belastungen bei einer schlagartigen druckbeaufschlagten Rückspülung
standzuhalten. Da die Platten in relativ geringen Abständen parallel zueinander angeordnet sind, nimmt der Druckverlust und damit die aufzuwendende
Energiemenge mit steigender Plattenhöhe stark zu. Zur Erzeugung eines
Vakuums auf der Saugseite der Membranen muß Energie aufgewendet werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die bekannten Lösungen zur Stofftrennung
mittels Membranfiltration zu verbessern und insbesondere die Anlagenverfügbarkeit
zu erhöhen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausbildungen der Erfindungen sind in den zugehörigen Unteransprüchen enthalten.
Die vorliegende Erfindung umfaßt demnach eine Anlage zur Stofftrennung,
mittels Membranfiltration. Diese beinhaltet mindestens eine aus einer Viel-
zahl einzelner Filtermembranen bestehende Einheit. Die Fiitermembranen
sind durch mindestens zwei über Einrichtungen zur Ableitung des Permeats verfügende Platten an den Membranenden z.B. mittels Vergußmassen miteinander
verbunden, wobei die Länge der Filtermembranen den Abstand der Platten zueinander überschreitet. Innerhalb dieser Rahmenkonstruktion sind
die Filtermembranen in horizontaler Anordnung zu einer Einheit zusammengefaßt. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung der Membranen sind
diese frei beweglich und werden durch den Strom des zu behandelnden Mediums in Bewegung gehalten. Die Behandlungsintervalle können durch
&iacgr;&ogr; die Beweglichkeit der Membranen verlängert werden, da sich im Medium
befindliche Partikel nicht in die Poren der Membranen setzen können bzw. wieder abgelöst werden.
Durch Rückhaltung von Stoffen die die Filtermembranen nicht durchdringen
können, erfolgt eine Aufkonzentrierung, Die Filtration erfolgt infolge transmembraner
Druckdifferenz von außen nach innen und die Ableitung des Permeats wird über die genannten Platten vorgenommen.
Die horizontale Anordnung der Membranen und die Anströmung der Membranen von unten durch das zu behandelnde Medium wirkt dem Anlagenfouling
entgegen und erreicht eine erhebliche Verringerung bzw. Vermeidung
von Ablagerungen auf den Membranen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Filtermembranen als
Tubular- oder Kapillarmembranen ausgeführt und weisen eine Druckstabilität sowohl von innen nach außen, als auch von außen nach innen auf. Solche
Fiitermembranen können problemlos mit hohen Drücken beaufschlagt
2&bgr; werden. Die spezifische Membranfiäche dieser Membranen ist mehr als
doppelt so hoch, wie beispielsweise die von Plattenmembranen. Die eingesetzten Membranen besitzen einen symmetrischen Aufbau und zeichnen
sich durch sehr geringe transmembrane Druckdifferenzen bei hoher Reinigungsleistung
und hohen Permeatflüssen aus. Der symmetrische Aufbau erlaubt einen Betrieb in beide Filterrichtungen mit derselben Membran. Abrasionen
an der Membran führen aufgrund des symmetrischen Aufbaus nicht
zur Zerstörung der aktiven Filterschicht, wodurch die Standzeiten der Membranen
entscheidend verlängert werden können.
Sollte die freie Beweglichkeit der Membranen nicht ausreichen, um die Poren
der Membranen vor Zusetzung durch im Medium befindlicher zu feiner Partikel zu schützen, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung Mittel
vorgesehen, die den Rahmen der Einheit Schwingungen ( z.B. Exenter, Ultraschall)
aufprägen, die auf die Membranen übertragen werden. Diese Maßnahme wirkt dem Anlagenfouling entgegen und ermöglicht entweder
verlängerte Spülintervalle oder einen höheren Feststoffgehalt im Behandlungsbecken.
In diesem FaIi sind die.zu- und abführenden Rohrleitungen als
Schlauchleitungen ausgeführt, um die Schwingungen nicht auf die Verrohrung zu übertragen.
Die Membranen können bei ansteigender Druckdifferenz mit Permeat rückgespült
werden. Zur Erzielung einer guten Reinigungsleistung innerhalb kurzer Zeit wird ein deutlich höherer Druck als beim Filterbetrieb aufgeprägt.
Die Rückspülung erfolgt bevorzugt über die Permeatieitung. Zur Spülung
wird die Ablaufjeitung über eine Verschiußarmatur geschlossen und die
Spülwasserleitung geöffnet. Tubularmembranen sind ausreichend druckstabil und müssen nicht mit einer zusätzlichen Stützschicht versehen werden.
Die Membranreinigung kann einheitenweise erfolgen, so daß ein ständiger Filterbetrieb über die verbleibenden Einheiten gewährleistet ist.
Die horizontal angeordneten Membranen werden wie bereits erwähnt von unten vom zu behandelnden Medium angeströmt. Die Anströmung erfolgt je
nach Betriebsweise entweder durch aufsteigende Luftblasen (Begasungseinrichtung),
die zur Belüftung des Mediums eingesetzt werden (z.B. bei der aeroben Abwasserbehandlung) oder im Fall anderer Trennaufgaben durch
entsprechende Rührwerke und/oder Flüssigkeitsverteiler, die eine Anströmung der Membranen zur Minimierung der Deckschichtbildung auf der
Membran bewirken und unterhalb der Membraneinheiten angeordnet sind.
Um eine leichte Montage und Demontage der Einheiten sicherzusteiien, sind
die Einheiten und Permeatleitungen über Schneükupplungen miteinander
verbunden. Diese Verrohrung wird aus den selben Gründen vorzugsweise mit druckfesten Schlauchleitungen hergestellt. Die Schläuche müssen sowohl
über- als auch unterdruckstabil ausgeführt sein, um Filtration und Rückspülung über eine Leitung zu gewährleisten.
Nach einem weiteren Merkmai der Erfindung sind die Membranen zur Verringerung
der Druckverluste von unten nach oben so angeordnet, daß die Abstände zwischen den einzelnen Filtermembranen innerhalb der Einheit
&iacgr;&ogr; von unten nach oben abnehmen.
Die erforderliche Druckdifferenz kann durch Anlegen eines Unterdrucks auf
der Permeatseite oder durch Überdruck auf der Seite des zu behandelnden Mediums aufgeprägt werden.
Die transmembrane Druckdifferenz wird durch Anlegen von Überdruck auf der Konzentrat- bzw. Abwasserseite dadurch erzeugt, daß der Behälter, welcher die Filtermembraneinheit beinhaltet, mit Überdruck beaufschlagt wird, wobei die bei einer biologischen Behandlung entweder die Zulaufpumpe als Druckerhöhungspumpe ausgeführt wird (anaerob) oder die Begasung mit Druckhalteventii in der Abluftleitung zur Erzeugung des Überdrucks genutzt wird (aerob).
Die transmembrane Druckdifferenz wird durch Anlegen von Überdruck auf der Konzentrat- bzw. Abwasserseite dadurch erzeugt, daß der Behälter, welcher die Filtermembraneinheit beinhaltet, mit Überdruck beaufschlagt wird, wobei die bei einer biologischen Behandlung entweder die Zulaufpumpe als Druckerhöhungspumpe ausgeführt wird (anaerob) oder die Begasung mit Druckhalteventii in der Abluftleitung zur Erzeugung des Überdrucks genutzt wird (aerob).
Ein besonders bevorzugtes Merkmal der Erfindung beinhaltet, daß die Wassersäule
einer Hochbiologie zur Erzeugung der transmembranen Druckdifferenz genutzt wird, wobei die Membraneinheit entweder direkt in der Behälterbiologie
angeordnet ist oder in einem separaten Behälter untergebracht ist, der mit der Hochbiologie in Verbindung steht.
Eine besondere Ausführung der Erfindung beinhaltet, daß mindestens eine
Einheit entnehmbar in einem Behandlungsbecken zur Abwasserreinigung mittels Aufhängungen angeordnet ist. Die Halterungen sind so gestaltet, daß
die Einheiten zur Reinigung mit geringem Aufwand entfernt werden können. Die Einheiten sind dabei leicht demontierbar, um einzelne Membranen aus-
•I ·· 2201GM*.
tauschen zu können. Die Einheiten werden dazu mittig in einem Behandlungsbecken
angeordnet, wobei der Abstand zwischen Beckenrand und Einheit groß genug sein muß zur Entwicklung einer ausgeprägten Zirkulationsströmung.
In den Einheiten strömt das Medium aufwärts und an den Seiten wieder abwärts. Über die gesamte Länge des Beckens werden soviel Einheiten
direkt aneinander anschließend eingebaut, daß sie mit den Beckenstimseiten abschließen. Die Seitenwände der Einheiten grenzen ebenfalls direkt
aneinander an und bilden eine durchgehende Wand, so daß das aufströmende Medium nicht zur Seite herausgedrückt werden kann. Bei breiten Behandlungsbecken
ist es darüber hinaus möglich, mehrere Einheitenreihen parallel zueinander anzuordnen; zwischen den Reihen erfolgt die Abwärtsbewegung
des zu behandelnden Mediums.
Der Einsatz dieser Anlage direkt in einer aeroben Belebtschlamm - Beckenbiologie
zur Abtrennung des Klarlaufs durch Mikrofiltration ergeben sich nachstehende Vorteile:
bei einer Teilstrombehandlung in bestehenden Kläranlagen wird das Nachklärbecken hydraulisch entlastet,
Kläranlagenerweiterungen sind aufgrund der Einsparung neuer Nachklärbecken sehr platzsparend durchführbar,
- abfiltrierbare Stoffe werden vollständig zurückgehalten; Betriebsschwankungen und damit verbundene Variationen in der Absetzbarkeit
der Feststoffe treten nicht auf,
der Feststoffgehalt im Belebungsbecken kann erhöht werden; daraus ergibt sich eine höhere Umsatzrate, das Beckenvoiumen kann kleiner
gehalten werden,
an abfiltrierbaren Stoffen adsorbierte Verunreinigungen werden nicht
mehr über den Klarlauf ausgetragen.
Wie bereits erwähnt, ist es nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der
Erfindung möglich, daß mindestens eine Einheit innerhalb eines mit Überdruck beaufschlagbaren Behälters einer Behälterbiologie zur biologischen
2201GJVL
Abwasserreinigung angeordnet ist. In diesem FaI! wird der Füllstand so hoch
gewählt, daß der Überdruck zum Betrieb der Mikrofiltrationsmembran allein durch die geodätische Höhendifferenz zwischen Füllstand und Oberkante
der Membraneinheiten aufgebracht wird. Die Begasung bzw. das Rührwerk müssen entsprechend ausgelegt werden, um die Durchströmung sicherzustellen.
Die Permeatleitung muß auf die verlängerte Entnahme umgerüstet werden. Bei dieser Variante können die Membraneinheiten nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung auch in einem gesonderten Behälter installiert werden, der über eine zu- und eine abführende Leitung mit der Behälterbiologie
verbunden ist. Die beim Überpumpen erzeugte Strömungsgeschwindigkeit dient der Anströmung der Membranen.
Zusätzlich kann zur weiteren Erhöhung der Anströmgeschwindigkeit ein Rührwerk unterhalb der Einheiten installiert werden. Zur Revision werden
die Verbindungsleitungen verriegelt und die Membraneinheit kann nach Öffnen des Behälters entnommen werden. Diese Anordnung hat den Vorteil,
daß die Einheit nicht aus dem hohen Behälter herausgehoben werden muß.
Zudem entfällt eine relativ komplizierte Führung der Permeatleitung durch die Behälterwand.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher
erläutert werden. In der Abbildung zeigen
Figuri: schematischer Aufbau und Wirkprinzip einer Filtermembraneinheit,
5 Figur2: Filtration mit Unterdruck,
Figur3: Rückspielbetrieb bei Arbeitsweise mit Unterdruck,
Figur4: Überdruckbetrieb bei aerober Behandlung,
Figur5: Überdruckbetrieb bei anaerober Behandlung,
Figur6: schematischer Aufbau einer Hochbiologie, wobei die Mem-
braneinheit in einem separaten Behälter untergebracht ist,
Figur7: schematischer Aufbau einer Hochbiologie, wobei dia Membraneinheit
direkt in der Behälterbiologie angeordnet ist,
Figur8: schematische Anordnung der Membraneinheit in einem Belebtschiammbecken
zur Abwasserfiitration
Figur9: schematische Darstellung der Einordnung der Membraneinheit
in einer Anlage zur Flockenseparierung nach erfolgter Fällung (29) / Flockung (30)
Figuri 0: schematische Darstellung der Einordnung der Membraneinheit
in einer Anlage zur Separierung von Emulsionen aller Art, die nicht zum Verkleben der Membranen neigen, z.B. zur Abtrennung
von Ölen (33) aus Emulsionen
Figuri 1: schematische Darstellung der Einordnung der Membraneinheit
in einer Anlage zur Abtrennung von Schwebstoffen bei der Trinkwassergewinnung, aus Grund- und Oberflächenwasser
vor Trinkwasseraufbereitung (31)
Figuri 2: schematische Darstellung der Einordnung der Membraneinheit
in einer Anlage zur Verringerung der Keimzahl (34) (Desinfektion) im Ablauf kommunaler Kläranlagen (35).
Kommunales Abwasser zeichnet sich durch relativ niedrige Schadstoffkonzentrationen
aus:
NH4-N TKN CSB BSB5
Phosphat Abfiltrierbare Stoffe
| 40 - | 60 | mg/l |
| 50 - | 70 | mg/l |
| 400 - | 900 | mg/l |
| 200 - | 400 | mg/l |
| 8 - | 15 | mg/l |
| 200 - | 500 | mg/l |
&iacgr;&ogr;
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Anlage.
Dem Reaktor (1), in dem sich der Belebtschlamm befindet, wird das zu reinigende
Abwasser mittels Zulaufpumpe (2) oder im freien Gefälle (3) zugeführt. Der Reaktor (1) kann als offener oder geschlossener Behälter oder als
Betonbecken ausgeführt werden. Die Aufstellung kann oberirdisch oder im Boden versenkt erfolgen. Im Reaktor (1) ist die bereits in Fig. 1 beschriebene
Membraneinheit (3) mittels geeigneter Aufhängungen über den Belüftungseinrichtungen
(4) derart installiert, daß eine Airliftströmung durch die horizontal angeordneten Membranen (5) einer Membraneinheit (3) induziert
&iacgr;&ogr; wird (siehe auch Fig. 1). Durch die Airliftströmung und die durch die Membranen
(5) hindurchtretenden Luftblasen wird eine Deckschichtbildung minimiert. Bei Bedarf kann die Überströmung der Membranen durch Rührorgane
(6) oder Umwälzpumpe (7) mit Flüssigkeitsverteiler (8) erhöht werden. Die Membraneinheiten (3) werden in der Reihe, d. h. mit den Stirnseiten der
is permeatabführenden Platten (9) hintereinander, über den Belüftungsorganen
(4) installiert, so daß sich zwischen den permeatabführenden Platten (9) und den Reaktorwänden (10) eine Schiaufenströmung (11) ausbildet. Die
zur Abtrennung des gereinigten Wassers von Belebtschlamm notwendige transmembrane Druckdifferenz wird durch permeatseitigen Unterdruck mittels
Vakuumpumpe (12) erzeugt. Das gereinigte Wasser verläßt den Reaktor (1) über die Permeatleitung (13). Fig. 3 zeigt eine Detailzeichnung der
Permeatabführung. Angetrieben durch den mittels Vakuumpumpe erzeugten
Unterdruck im Inneren der Membranen (5) strömt das gereinigte Wasser von außen durch die membranaktive Schicht in das Innere der Membranrohre
oder -kapillare (5) und wird über die Endplatten (9) der Membraneinheit (3) und die Permeatieitung (13) durch das geöffnete Ventil (14) abgeführt. Das
Ventil (16) ist während der Filtrationsphase geschlossen. Es kommen Membranen mit Porenweiten von 0,1 - 0,5 pm zur Anwendung, so daß der Belebtschlamm
(Bakteriengröße ca. 1 pm) zurückgehalten wird und im Reaktor verbleibt. Durch diese sichere Rückhaltung des Belebtschlammes sind Biomassekonzentrationen
von 20 - 40 g/l im Reaktor einstellbar, die um den
Faktor 5-15 höher liegen als bei konventionellen Belebtschlammanlagen mit
Nachklärung. Daraus ergibt sich wie oben beschrieben eine entsprechende Erhöhung der Raum-Zeit-Ausbeute bzw. entsprechende Volumeneinsparungen,
im weiteren werden auch Keime und Viren zurückgehalten, womit die Einleitung des gereinigten Wassers ohne weitere Desinfektion in Badegewässer
möglich ist.
Die das Permeat abführende Vakuumpumpe (12) erzeugt je nach Betriebszustand
der Membranen und geforderten Abflußmengen einen Unterdruck von 0,3 - 0,5 bar. Die sich bei der Filtration aus zurückgehaltenen Stoffen
&iacgr;&ogr; bildende Deckschicht auf den Membranen (5) wird in ihrer Dicke durch die
oben beschriebene Anströmung minimiert, erzeugt jedoch einen ihrer Dicke und Konsistenz entsprechenden Filterwiderstand. Zur Ablösung der Deckschicht
periodisch Membranrückspülungen (siehe Fig. 4) eingeleitet. Dazu wird die Vakuumpumpe (12) abgeschaltet und das Permeatventil (14) geschlossen.
Anschließend wird das Rückspülventil (16) geöffnet und mit der Rückspülpumpe (17) Filtrat für wenige Sekunden entgegen der Filterrichtung
durch die Membranen gedruckt. Durch den dabei entstehenden Durchstoß
wird die Membranoberfläche freigespült. Für die Rückspülung werden je nach Erfordernissen Überdrücke von 1-3 bar eingestellt. Die Rückspülhäufigkeit
der Membranelemente (3) richtet sich nach dem jeweiligen Einsatzfall
und der Betriebsweise, wobei jedes einzelne Membranelement (3) separat rückspülbar ist. Für Revisionsfälle und zur Intensivreinigung sind die Membranelemente
(3) einzeln entnehmbar.
Die für aerobe biologische Abbauprozesse erforderliche Luft wird dem Reak-5 tor über Belüftungsorgane (4) zugegeben. Die Abluft verläßt den Reaktor über den Abluftstutzen (18).
Die für aerobe biologische Abbauprozesse erforderliche Luft wird dem Reak-5 tor über Belüftungsorgane (4) zugegeben. Die Abluft verläßt den Reaktor über den Abluftstutzen (18).
Der bei der biologischen Abwasserreinigung entstehende Überschußschlamm
wird in Abhängigkeit der gewünschten Biomassekonzentration im Reaktor über einen Stutzen (19) durch Öffnen des Schlammablaßventils (20)
abgezogen.
In dem beschriebenen Reaktor Fig, 2 werden die Abwasserinhaltsstoffe
CSB und BSB5 biologisch oxidiert. Die Suspensa (abfiltrierbare Stoffe) wird
vollständig zurückgehalten. Das Phosphat wird zu etwa 40% biologisch, d.h. durch Inkorporation in die entstehende Biomasse, eliminiert. Eine erhöhte
biologische Phosphorelimination kann durch Vorschaltung einer Anaerobstufe (nicht dargestellt) erreicht werden. Mit zusätzlicher simultaner
chemischer Fällung können die jeweils geforderten Phosphat Einleitgrenzwerte sicher eingehalten werden. Das Ammonium wird bei hohen Raum-Zeit-Ausbeuten
zu Nitrat oxidiert. Zur biologischen Denitrifikation des Nitrats befindet sich vor dem oben beschriebenen Reaktor (Fig. 2) ein anoxisch betriebener
Bioreaktor (nicht dargestellt) nach dem Prinzip der vorgeschalteten Denitrifikation. Die mit der patentgemäßen Anlage erzielbaren Ablaufwerte
sind:
NH4-N NO3-N
CSB BSB5 Phosphat Suspensa
< 1 mg/l 5 mg/l
45 mg/l 10 mg/l
< 1 mg/l 0 mg/l
Die Abbildung Fig. 5, Fig. 6, Fig. 7 und Fig. 8 zeigen weitere Ausführungsbeispieie
der patentgemäßen Vorrichtung.
Fig. 5 zeigt einen Biohochreaktor (1) in dem die Membranelemente (3) über
den Belüftungsorganen (4) installiert werden, in dieser Anwendung wird die
Differenzwassersäule (19) zur Erzeugung der für die Filtration erforderlichen
transmembranen Druckdifferenz genutzt. Eine Vakuumpumpe ist hier nicht
erforderlich. Der für die Filtration wirksame Überdruck ergibt sich direkt aus der Differenzhöhe von Wasserspiegel Bioreaktor und Permeatablaufrohr
(13) (z. B. 10m &xgr; 1bar). Fig. 6 zeigt eine Variante der Anwendung aus Fig. 5
bei der die Membranelemente (3) in einen separaten Behälter (21) untergebracht
sind, der über eine Umwäizleitung (22) mit Umwälzpumpe (7) mit der
Hochbiologie verbunden ist. Die Anströmung der Membranen (5) der Membranelemente
(3) wird mit dem Umwälzstrom durch ein Flüssigkeitsverteilsystem (8) realisiert, ggf. durch Rührorgane (6) unterstützt. Vorteil dieser
Variante ist die bessere Zugänglichkeit der Membraneinheiten (3) zur Revision und für intensivreinigungen der Membrane. Dazu wird der separate Behälter
(21) durch die Ventile (23) und (24) von der Hochbiologie (1) getrennt. Nach Entfernung eines Deckels können die Membranelemente entnommen
&iacgr;&ogr; werden (nicht dargestellt). Die Betriebs- und Funktionsweise entspricht ansonsten
den obigen Ausführungen.
Fig. 7 zeigt die Anwendung der patentgemäßen Vorrichtung in bestehenden
Belebungsanlagen. Die Membraneinheit (3) wird mittels geeigneter Aufhängungen (25) entnehmbar in einem bestehenden Belebungsbecken über den
Belüftungsorganen (4) angeordnet, wobei der Abstand zwischen Beckenrand (28) und den permeatabieitenden Endplatte (9) groß genug ist zur
Ausbildung einer Schlaufenströmung (11). Diese Anwendung ermöglicht eine
Entlastung überlasteter Belebungs- und Nachklärbecken. Durch die Entnähme
von gereinigtem Wasser mittels Membraneinheiten (3) aus den Belebungsbecken wird die hydraulische Belastung des Nachklärbecken deutlich
reduziert. Durch die sichere Rückhaltung der Biomasse kann die Biomassekonzentration
im Belebungsbecken erhöht werden, womit eine deutliche Leistungssteigerung der Belebungsanlage erreicht wird.
5 Fig. 8 zeigt eine Variante der Anwendung aus Fig. 2 bei der die erforderliche
transmembrane Druckdifferenz nicht durch eine Vakuumpumpe erzeugt wird,
sondern durch Anlegen von Überdruck auf der Konzentratseite erzeugt wird. Der Überdruck wird bei aeroben Betrieb der Anlage durch die Begasung mit
Druckhalteventii (26) in der Abluftleitung (27) erzeugt.
Die bisher aufgeführten Anwendungen der patentgemäßen Anlage zur aeroben
biologischen Abwasserreinigung können auch für die anaerobe Abwas-
2203 SM
serreinigung zur Anwendung gebracht wenden, indem statt der Belüftungsorgane
Rührwerke und/oder Umwälzpumpe mit Flüssigkeitsverteilern zur Anströmung der Membranen eingesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit ist
die Rezirkulation von Faulgas und Einbringen über Gasverteiler unterhalb
der Membraneinheiten (3) (nicht dargestellt).
Die Abbildungen Fig. 9,10,11,12 zeigen nichtbiologische Anwendungen der
patengemäßen Vorrichtung für unterschiedliche Stofftrennaufgaben.
Claims (12)
1. Anlage zur Stofftrennung, mittels Membranfiltration, weiche mindestens
eine Einheit beinhaltet, die eine Vielzahl einzelner Filtermembranen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Fiitermembranen durch mindestens zwei über Einrichtungen zur
Ableitung des Permeats verfügende Platten an den Membranenden miteinander verbunden sind, wobei die Länge der Fiitermembranen den
&iacgr;&ogr; Abstand der Platten zueinander überschreitet und die Filtermembranen
innerhalb dieser Rahmenkonstruktion in horizontaler Anordnung zu einer
Einheit zusammengefaßt sind.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Filtermembranen als Tubular- oder Kapillarmembranen ausgeführt
sind und Druckstabilität in jede mögliche Filterrichtung aufweisen.
3. Anlage nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß
Mittel vorgesehen sind, die den Rahmen der Einheit Schwingungen aufprägen, die auf die Membranen übertragen werden.
4. Anlage nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß
mindestens eine Verschlußarmatur vorgesehen ist, die eine Rückspülung
der Filtermembranen über die Permeatleitung ermöglicht.
5. Anlage nach mindestens einem der obigen Ansprüche, dadurch ge-
kennzeichnet, daß
die Abstände zwischen den einzelnen Fiitermembranen innerhalb der Einheit von unten nach oben abnehmen.
6. Anlage nach mindestens einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß
mindestens eine Einheit entnehmbar in einem Behandlungsbecken zur Abwasserreinigung mittels Aufhängungen angeordnet ist, wobei der
Abstand zwischen Beckenrand und Einheit groß genug ist zur Entwicklung einer Zirkulationsströmung.
7. Anlage nach mindestens einem der obigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet,
daß
&iacgr;&ogr; mindestens eine Einheit innerhalb eines mit Überdruck beaufschlagbaren
Behälters einer Behälterbiologie zur biologischen Abwasserreinigung angeordnet ist.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
is bei einem anaeroben Betrieb der Anlage die Zulaufpumpe als Druckerhöhungspumpe
ausgeführt ist.
9. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
bei einem aeroben Betrieb der Anlage die Begasung mit Druckhalteventil
in der Abiuftleitung zur Erzeugung des Überdrucks genutzt wird.
10. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wassersäule einer Hochbioiogie, in der mindestens eine Einheit
angeordnet ist, den Überdruck bewirkt.
11. Anlage nach Anspruch 101 dadurch gekennzeichnet, daß
die Einheit in einem gesonderten Behälter angeordnet ist, der mit der
Wassersäule einer Hochbiologie in Verbindung steht.
12. Anlage nach mindestens einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß
unterhalb der Einheiten Rührwerke und/oder Begasungseinrichtungen
und/oder Flüssigkeitsverteiler angeordnet sind.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29620426U DE29620426U1 (de) | 1996-11-23 | 1996-11-23 | Anlage zur Stofftrennung mittels Membranfiltration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29620426U DE29620426U1 (de) | 1996-11-23 | 1996-11-23 | Anlage zur Stofftrennung mittels Membranfiltration |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29620426U1 true DE29620426U1 (de) | 1997-03-20 |
Family
ID=8032385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29620426U Expired - Lifetime DE29620426U1 (de) | 1996-11-23 | 1996-11-23 | Anlage zur Stofftrennung mittels Membranfiltration |
Country Status (1)
| Country | Link |
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