DE29624446U1 - Multi-component liquid micro-filtration apparatus with surface cleaning - has vertical skeins formed of a number of equal length hollow fibres each end held in headers where air discharged at skein base produces bubbles in quantity large enough to scrub the fibres. - Google Patents
Multi-component liquid micro-filtration apparatus with surface cleaning - has vertical skeins formed of a number of equal length hollow fibres each end held in headers where air discharged at skein base produces bubbles in quantity large enough to scrub the fibres. Download PDFInfo
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Abstract
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranvorrichtung, die eine Verbesserung gegenüber einem rahmenlosen Array von hohlen Fasermembranen darstellt, das auch Gegenstand der WO-A-9411094 und des US-Patents Nr. 5,248,424, das nachfolgend als Patent '424 bezeichnet wird.The present invention relates to a membrane device that is an improvement over one frameless array of hollow fiber membranes represents that too Subject of WO-A-9411094 and U.S. Patent No. 5,248,424 which hereinafter referred to as the '424 patent.
Das Patent ,424 offenbart ein Membrangerät zum Entnehmen von Permeat aus einem flüssigen Mehrkomponenten-Substrat, das ein rahmenloses Array von hohlen Fasermembranen ausweist, die nicht-unterstützt, außer durch das Substrat, und nicht in einer Hülle oder einem Modul eingeschlossen arbeiten. Ein Paar von beabstandeten Kopfelementen in dem Substrat ermöglichen es, dass die eingebrachten Fasern eine akkurate Konfiguration oberhalb einer horizontalen Ebene durch ihre Mittellinien darstellen, wobei die entgegengesetzten Enden der Fasern in einem ersten bzw. einem zweiten Kopfelement befestigt sind, um offenen Enden aufzuweisen, die sich von den Flächen erstrecken, um das Permeat auszugeben, wobei die offenen Enden in einer fluiddichten Beziehung zu einander in jedem Kopfelement sind. Flüssigkeitssammeleinrichtungen sind mit den unteren Enden der Kopfelemente in einer offenen Kommunikation verbunden und Einrichtungen zum Entnehmen des Permeats sind bereitgestellt. Die Oberflächen der Fasern werden in Blasen einen Faserreinigungsgases von einem Gasverteilungssystem gewaschen gehalten, wobei das Gasverteilungssystem Auslässe zum Ausgeben der Blasen hat, wobei die Auslässe in einer Reihe parallel zu eine Längsabmessung der rechteckförmigen Kopfelemente angeordnet sind.The patent, 424, discloses a membrane device for removal permeate from a liquid multi-component substrate, which features a frameless array of hollow fiber membranes that are unsupported except through the substrate, and not enclosed in a shell or module work. A pair of spaced headers in the substrate enable it that the introduced fibers have an accurate configuration above represent a horizontal plane through their center lines, where the opposite ends of the fibers in a first and a respectively second head member are attached to have open ends that yourself from the surfaces extend to discharge the permeate with the open ends in are in a fluid-tight relationship with each other in each header. Liquid collection facilities are in open communication with the lower ends of the header elements connected and facilities for removing the permeate are provided. The surfaces of the fibers are blown into a fiber cleaning gas by one Gas distribution system kept washed, the gas distribution system outlets for dispensing the bubbles, with the outlets in a row parallel to a longitudinal dimension the rectangular Head elements are arranged.
Das Patent ,424 beschreibt eine Vorrichtung zum Entnehmen von gefiltertem Permeat aus einem Substrat, mit einem Kopfelement mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche; einem Behälter zum Auffangen von Permeat, wobei der Behälter in Fluidkommunikation mit der zweiten Fläche des Kopfelementes steht und einen Permeatauslass aufweist; und einer Mehrzahl von Hohlfasermembranen, wobei die Hohlfasermembranen abgedichtet in dem Kopfelement befestigt sind und sich von der ersten Fläche des Kopfelementes erstrecken und Enden aufweisen, die gegen den Behälter zum Auffangen von Permeat offen sind, derart, dass ein Teil des Substrates, der als Permeat in die Lumen der Fasern gezogen wird, in den Behälter strömen kann. Ein Rohr oder Rohre mit Löchern, um Blasen auszugeben, sind zum Belüften der Membranen angeordnet. Bei einigen Beispielen sind diese Rohre zwischen die Kopfelemente platziert, die die Membranen in einer bogenförmigen Konfiguration halten, und liegen unter den Membranen. Bei einem besonderen Beispiel wird Gas durch horizontale Gasleitungen zugeführt, die horizontal über den Kopfelementen angeordnet sind, derart, dass die Gasleitungen die Membranen in zwei separate Reihen trennen.The patent, 424 describes an apparatus for Removing filtered permeate from a substrate, with a Head element with a first surface and a second surface; a container for collecting permeate, the container being in fluid communication with the second surface the head element stands and has a permeate outlet; and one A plurality of hollow fiber membranes, the hollow fiber membranes sealed are fixed in the head element and protrude from the first surface of the Extend head member and have ends that against the container for Collecting permeate are open, such that part of the substrate which as permeate is drawn into the lumen of the fibers, can flow into the container. A pipe or pipes with holes, to release bubbles are arranged to aerate the membranes. In some examples, these tubes are between the headers placed that keep the membranes in an arcuate configuration, and lie under the membranes. In one particular example Gas supplied through horizontal gas lines that run horizontally across the Head elements are arranged such that the gas lines Separate membranes into two separate rows.
Der Ausdruck "vertikaler Strang" (nachstehend der Kürze halber "Strang" genannt) bezieht sich insbesondere auf eine integrierte Kombination aus Strukturelementen, einschließlich (i) mehreren vertikalen Faser von im wesentlichen gleicher Länge; (ii) einem Paar von Kopfelementen, in die jeweils einander gegenüberliegende Anschlussbereiche der Fasern eingegossen sind, um deren Enden offen zu halten; und (iii) einer Permeat-Auffangeinrichtung, die an der Peripherie in flüssigkeitsdichtem Eingriff mit jedem Kopfelement gehalten wird, um Permeat von den Enden der Fasern aufzufangen. Die im Patent ,424 verwendeten Ausdrücke sind in dem hierin enthaltenen Glossar zusammengefasst.The expression "vertical strand" (below for brevity half called "strand") refers in particular to an integrated Combination of structural elements, including (i) several vertical ones Fiber of substantially the same length; (ii) a pair of headers, in the opposite of each other Connection areas of the fibers are cast in, the ends of which are open to keep; and (iii) a permeate trap attached to the Peripherals in liquid-tight Engagement with each head element is kept to permeate from the Catch the ends of the fibers. The terms used in the patent, 424 are summarized in the glossary contained herein.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere relativ große Systeme zum Mikrofiltern von Flüssigkeiten und legt großen Wert auf die Einfachheit und Effizienz einer Konfiguration, bei der auf das Herstellen eines Moduls, in dem die Fasern eingeschlossen sind, verzichtet wird. Wie bei dem Patent '424 wird bei der neuartigen Konfiguration Luft, die nahe dem Basisteil eines Strangs austritt, auf effiziente Weise zum Erzeugen von Blasen in einem spezifischen Größenbereich und in einer Menge, die zum Waschen der Faser ausreicht, und zum Bewirken eines kontrollierten Schrubbens der Fasern aneinander ("Interfaser-Waschen") verwendet. Anders als bei dem im Patent '424 beschriebenen System verlaufen die Fasern in einem Strang vertikal und weisen keine bogenförmige Konfiguration über einer horizontalen Ebene durch die horizontale Mittellinie eines Kopfelements auf. Folglich verläuft der Pfad der aufsteigenden Blasen im wesentlichen parallel zu den Fasern und wird nicht von den Fasern eines vertikalen Strangs gekreuzt. Dennoch waschen die Blasen die Fasern.The present invention relates to especially relatively large ones Systems for microfiltering liquids and sets great Emphasis on the simplicity and efficiency of a configuration the on the manufacture of a module in which the fibers are trapped are waived. As with the '424 patent, the novel Configuration air that exits near the base part of a strand in an efficient way to create bubbles in a specific size range and in an amount sufficient to wash the fiber and Effecting a controlled scrubbing of the fibers against each other ("inter-fiber washing") used. Unlike the system described in the '424 patent the fibers run vertically in one strand and do not have an arcuate configuration over one horizontal plane through the horizontal center line of a head element on. Consequently runs the path of the ascending bubbles is essentially parallel to the Fibers and is not crossed by the fibers of a vertical strand. However, the bubbles wash the fibers.
Die beschränkt hin und her bewegbaren Fasern verheddern sich aufgrund ihrer definierten Länge nicht und scheuern sich nicht aneinander ab, wie es bei dem im Patent '424 beschriebenen Array wahrscheinlich ist. Die von einer Seite zur anderen erfolgende Verschiebung eines Zwischenbereichs jeder Faser innerhalb der "Beschränkungszone" oder "Blasenzone" wird durch die Faserlänge beschränkt. Die hier definierte Länge der Fasern minimiert (i) Scherkräfte, wenn die oberen Fasern in dem oberen Kopfelement gehalten werden, (ii) eine übermäßige Drehung des oberen Bereichs der Fasern sowie (iii) übermäßigen Abrieb zwischen den Fasern. Eine solche Hin- und Herbewegung einer Faser mit einer Verschiebung von einer Seite zur anderen unterscheidet sich von einer Vibration, die auftritt, wenn eine Faser gespannt ist, d. h. wenn die Länge der zum Substrat hin freiliegenden eingegossenen Faser nicht größer ist als der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Seiten von die Fasern haltenden oberen und unteren Kopfelementen. Eine solche Vibration wird gemäß dem US-Patent Nr. 5,209,852 von Sunaoka et al in einem Prozess zum Aufspalten und Ablagern dichter Partikel durch Blasen induziert. Anders als bei Fasern, die gemäß dem im Patent '852 beschriebenen Prozess in dem Modul gehalten werden, besteht bei unserem neuartigen Strang keine Spannung in jeder Faser, da die einander gegenüberliegenden Seiten der Kopfele mente um einen Abstand, der kleiner ist als die Länge einer einzelnen Faser, voneinander beabstandet sind.The fibers, which can be moved back and forth to a limited extent, do not tangle due to their defined length and do not rub against one another, as is likely with the array described in the '424 patent. The side-to-side displacement of an intermediate region of each fiber within the "restriction zone" or "bubble zone" is limited by the fiber length. The length of the fibers defined here minimizes (i) shear forces when the upper fibers are held in the upper head member, (ii) excessive rotation of the upper portion of the fibers, and (iii) excessive wear between the fibers. Such a reciprocation of a fiber with a side-to-side displacement differs from a vibration that occurs when a fiber is tensioned, that is, when the length of the cast fiber exposed to the substrate is not greater than the distance between the fibers opposite sides of the fiber holding upper and lower head members. Such vibration is described in U.S. Patent No. 5,209,852 to Su naoka et al in a process for splitting and depositing dense particles induced by bubbles. Unlike fibers held in the module according to the process described in the '852 patent, with our novel strand there is no tension in each fiber because the opposite sides of the headers are a distance less than the length of one single fiber, are spaced apart.
Die Verwendung eines Arrays von Fasern bei der direkten Behandlung eines aktivierten Schlamms in einem Bioreaktor ist in einem Artikel mit dem Titel "Direct Solid-Liquid Separation Using Hollow Fiber Membrane in an Activated Sludge Aeration Tank" von Kazuo Yamamoto et al in Wat. Sci. Tech., Vol. 21, Brighton, S. 43-54, 1989, und im Patent '424 beschrieben, und die Beschreibung ist durch Verweis enthalten, so als wäre sie vollständig hier aufgeführt. Die relativ schlechte Leistung, die von Yamamoto et al erzielt wurde, war hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass nicht erkannt worden ist, wie wichtig das Aufrechterhalten eines Stroms durch Versorgen eines Faserstrangs mit Luft von innerhalb und unterhalb des Strangs ist. Es ist nicht erkannt worden, dass es notwendig ist, im wesentlichen die gesamten Flächen mit den Strang durchströmenden Blasen zu waschen, um die Fasern mit Blasen überflutet zu halten. Diese Anforderung wird immer wichtiger, wenn die Anzahl von Faser in dem Strang steigt.The use of an array of fibers in the direct treatment of an activated sludge in one Bioreactor is described in an article entitled "Direct Solid-Liquid Separation Using Hollow Fiber Membrane in an Activated Sludge Aeration Tank "by Kazuo Yamamoto et al in Wat. Sci. Tech., Vol. 21, Brighton, Pp. 43-54, 1989, and described in the '424 patent and the description is included by reference as if it were completely here listed. The relatively poor performance that was achieved by Yamamoto et al was mainly due to the fact that the importance of maintaining one has not been recognized Electricity by supplying a fiber strand with air from within and is below the strand. It has not been recognized that it is necessary to use essentially the entire area flowing through the strand Wash bubbles to keep the fibers flooded with bubbles. This Requirement becomes more important when the number of fibers in the Strand rises.
Tests, die mit der Vorrichtung von
Yamamoto et al durchgeführt
wurden, zeigen, dass sich, wenn die Luft außerhalb des Strangs bereitgestellt
wird, der Strom über
einen Zeitraum von nur 50 Std. viel schneller verringert, wodurch
die von Yamamoto erzielten Ergebnisse bestätigt werden. Dies geht aus
Die von Yamamoto et al durchgeführte Untersuchung mit nach unten hängenden Fasern wurde fortgesetzt, und jüngste Entwicklungen wurden in einem Artikel mit dem Titel "Organic Stabilization and Nitrogen Removal in Membra ne Separation Bioreactor for Domestic Wastewater Treatment" von C. Chiemchaisri et al beschrieben und in einer Diskussion auf der Conference on Membrane Technology in Wastewater Management in Cape Town, Südafrika, am 2.-5. März 1992 vorgetragen und auch in dem Patent '424 beschrieben. Die Fasern wurden nach unten gehängt, und es war ein in alternierenden Richtungen hochturbulenter Wasserstrom wichtig.The study conducted by Yamamoto et al with hanging down Fibers continued, and youngest Developments were described in an article entitled "Organic Stabilization and Nitrogen Removal in Membra ne Separation Bioreactor for Domestic Wastewater Treatment "by C. Chiemchaisri et al in a discussion at the Conference on Membrane Technology in Wastewater Management in Cape Town, South Africa, on 2.-fifth March 1992 and also described in the '424 patent. The fibers were hanged down and it was a highly turbulent flow of water in alternating directions important.
Es ist offensichtlich, dass die Beschreibung in der Referenz sowohl von Yamamoto et al als auch Chiemchaisri et al gezeigt hat, dass der Luftstrom über die Flächen der hängenden Fasern wenig oder gar nichts dazu beigetragen, die Anlagerung von Mikroorganismen an dem Substrat zu hemmen.It is obvious that the description in the reference of both Yamamoto et al and Chiemchaisri et al has shown that the air flow over the surfaces of the hanging fibers little or no nothing contributed to the attachment of microorganisms to the Inhibit substrate.
Später wurde in der europäischen Patentanmeldung
0 598 909 A1 von Yamamori et al angestrebt, das Problem des Aufbaus
auf den Fasern durch "Ausbreiten der hohlen Fasern in Form eines flachen
Blatts" (siehe Seite 4, Zeilen 46-47) zu vermeiden, und es gibt
keinen Hinweis darauf, wie die Fasern bei tatsächlicher Verwendung in einer
ausgebreiteten Position gehalten werden. Ferner wird jedes Array
in einem "Strukturelement zum Umschließen und Halten des Befestigungselements"
gehalten (siehe Seite 3, Zeile 42 und Zeilen 51-52), was im Gegensatz
zu dem Konzept eines rahmenlosen Arrays steht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Entnehmen von gefiltertem Permeat aus einem Substrat zu schaffen, die den Luftfluss zu den Membranen verbessert, um eine effektivere Reinigung der Membranen zu ermöglichen.It is the task of the present Invention, a device for removing filtered permeate from a substrate to create the air flow to the membranes improved to enable more effective cleaning of the membranes.
Diese Aufgabe vor durch eine Vorrichtung gemäß Schutzanspruch 1 gelöst.This task before by a device according to protection claim 1 solved.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Entnehmen von gefiltertem Permeat aus einem Substrat bei Umgebungsdruck, mit einem Kopfelement mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche; einem Behälter zum Auffangen von Permeat, wobei der Behälter in Fluidkommunikation mit der zweiten Fläche des Kopfelementes steht und einen Permeatauslass aufweist, der angepasst ist, um mit einer Saugquelle verbunden zu sein; einer Mehrzahl von Hohlfasermembranen, wobei die Hohlfasermembranen abgedichtet in dem Kopfelement befestigt sind und sich von der ersten Fläche des Kopfelementes erstrecken und Enden aufweisen, die gegen den Behälter zum Auffangen von Permeat offen sind, derart, dass ein Teil des Substrates, der durch den Saugzug als Permeat in die Lumen der Fasern gezogen wird, in den Behälter strömen kann; und einer Belüftungseinrichtung, die angepasst ist, um mit einer Gasquelle verbunden zu sein, wobei die Belüftungseinrichtung ein Rohr oder Rohre aufweist, das/die Löcher aufweist/aufweisen, und wobei die Belüftungseinrichtung angepasst ist, um Blasen nahe der ersten Fläche des Kopfelementes abzugeben, wobei das/die Rohr/e einen Rohrabschnitt umfasst/umfassen, der bei Gebrauch im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist, wobei der Rohrabschnitt von der ersten Fläche des Kopfelementes von einem Ort innerhalb der Mehrzahl von Membranen derart nach oben vorsteht, dass die Membranen den Rohrabschnitt umgeben, wo die Membranen von dem Kopfelement vorstehen, wobei die Belüftungseinrichtung angeordnet ist, um Blasen von einem Ort innerhalb der Mehrzahl von Membranen abzugeben.The present invention provides an apparatus for removing filtered permeate from a substrate at ambient pressure, having a head member having a first surface and a second surface; a container for collecting permeate, the container in fluid communication with the second surface of the head member and having a permeate outlet adapted to be connected to a suction source; a plurality of hollow fiber membranes, the hollow fiber membranes sealed in the head member and extending from the first surface of the head member and having ends that are open to the permeate collection container such that part of the substrate is drawn by the suction draft as permeate is drawn into the lumen of the fibers, can flow into the container; and one Aeration device adapted to be connected to a gas source, the aeration device comprising a tube or pipes having holes, and the aeration device is adapted to deliver bubbles near the first surface of the head member, the / the pipe (s) includes a pipe section that is substantially vertically oriented in use, the pipe section projecting upward from the first surface of the head member from a location within the plurality of membranes such that the membranes surround the pipe section where the membranes protrude from the head member, the vent means being arranged to deliver bubbles from a location within the plurality of membranes.
Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein System zum Entnehmen von gefiltertem Permeat aus einem Substrat bei Umgebungsdruck, mit einem Reservoir mit einem unter Umgebungsdruck stehenden Substrat; der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in das Substrat eingetaucht ist, derart, dass die erste Fläche des Kopfelementes allgemein horizontal ist und sich der Rohrabschnitt allgemein vertikal von der ersten Fläche des Kopfelementes nach oben erstreckt; einer Saugquelle, die in Fluidkommunikation mit dem Permeatauslass steht und zum Anlegen eines ausreichenden Saugzugs zum Entnehmen von Permeat aus den Lumen der Membranen betreibbar ist; und einem Belüftungssystem zum Zuführen eines unter Druck stehenden Gases zu dem/den Rohr/en, wodurch bei Gebrauch von der Belüftungseinrichtung abgegebene Blasen vertikal zwischen den Membranen und parallel zu denselben nach oben strömen.In one aspect, it creates present invention a system for extracting filtered permeate from a substrate at ambient pressure, with a reservoir with a substrate under ambient pressure; the device according to the invention, which is immersed in the substrate such that the first surface of the Head element is generally horizontal and the pipe section in general vertically from the first surface the head element extends upwards; a suction source that is in fluid communication with the permeate outlet and to create a sufficient Suction can be operated to remove permeate from the lumens of the membranes is; and a ventilation system to feed of a pressurized gas to the pipe (s), whereby at Use of the ventilation device bubbles released vertically between the membranes and parallel to stream it up.
Es hat sich herausgestellt, dass aus keinem bekannten Grund Fasern, die mehr als 5 %, jedoch weniger als 10 % länger waren als der feste Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Seiten der Kopfelemente eines vertikalen Strangs dazu neigten, an der Seite abzuscheren; und die 10 % längeren neigten dazu, in der Blasenzone zum verklumpen; und dass ein mit Gas gewaschener vertikaler Strang mit beschränkt hin und her bewegbaren Fasern eine optimale Konfiguration der Fasern bietet, durch die Blasen eines faserreinigenden Gases ("Waschgases"), wenn sie vertikal nach oben strömten, parallel zu und entlang den Faserflächen strömten. Bei einem Strang mit einem beliebigen gewünschten Flächenbereich im Bereich von ungefähr 0,1 m2 bis 1000 m2 oder mehr, der von dicht gepackten Fasern gebildet ist, sind Blasen in einer solchen Konfiguration effektivere Reinigungsmittel als Blasen, die von bogenförmigen Fasern, die den Pfad der aufsteigenden Blasen kreuzen, abgefangen werden. Es wird ein Vergleich zwischen Strängen mit unterschiedlichen Faserorientierungen durchgeführt. Blasen eines sauerstoffhaltigen Gases zum Fördern des Wachstums von Mikroben schaffen es unerwarteterweise nicht, ein Wachstum von Mikroben auf den Flächen sich hin und her bewegender Fasern zu bewirken, da die Flächen "vertikal luftgewaschen" werden. Ablagerungen lebender und/oder nicht lebender Partikel auf den Faserflächen werden minimiert, wenn die beschränkt hin und her bewegbaren Fasern mit in gleicher Richtung aufsteigenden Blasen überflutet gehalten werden, die mit einer Geschwindigkeit aufsteigen, die ausreicht, um eine physische Waschkraft (die Bewegkraft liefert die Energie) aufzubringen, mit der die Fasern im wesentlichen von schädlichen Ablagerungen frei gehalten werden. Somit wird in den Fasern ein unerwartet großer Strom über jedem Flächenbereich der Strangfaserfläche über einen langen Zeitraum aufrechterhalten.It has been found that for no known reason, fibers longer than 5% but less than 10% longer than the fixed distance between the opposite sides of the headers of a vertical strand tended to shear on the side; and the 10% longer ones tended to clump in the bladder zone; and that a gas scrubbed vertical strand with limited reciprocating fibers provides an optimal configuration of the fibers by blowing a fiber cleaning gas ("scrubbing gas") as they flow vertically upward, parallel to and along the fiber surfaces. With a strand of any desired area in the range of about 0.1 m 2 to 1000 m 2 or more formed by densely packed fibers, bubbles in such a configuration are more effective detergents than bubbles made from arcuate fibers which form the Cross the path of the rising bubbles, be caught. A comparison is made between strands with different fiber orientations. Bubbles of an oxygen-containing gas to promote the growth of microbes unexpectedly fail to cause microbes to grow on the surfaces of the reciprocating fibers because the surfaces are "vertically air-washed". Deposits of living and / or non-living particles on the fiber surfaces are minimized if the fibers, which can be moved back and forth, are kept flooded with bubbles rising in the same direction, which rise at a rate sufficient to achieve a physical washing power (the motive power provides the Energy) with which the fibers are kept essentially free of harmful deposits. Thus, an unexpectedly large current is maintained in the fibers over each area of the strand fiber area for a long period of time.
Bei einer "gasgewaschenen Anordnung" mit einem Strang und einer Gasverteileinrichtung werden die Strangfasern in voneinander beabstandeten Kopfelementen festgehalten, so dass die Fasern, wenn sie in das Substrat eingesetzt sind, ein im wesentlichen vertikales Profil in dem Substrat annehmen und sich in der von mindestens einer Blasensäule gebildeten Blasenzone unabhängig voneinander hin und her bewegen. Die Faserlänge zwischen einander gegenüberliegenden Flächen von Kopfelementen, von denen sie vorstehen, liegt in einem kritischen Bereich, in dem sie mindestens 0,1 % (Prozent), jedoch weniger als 5 % größer ist als der Abstand zwischen diesen einander gegenüberliegenden Seiten. Normalerweise ist die Länge der Fasern um weniger als 2 % größer, im typischsten Fall um weniger als 1 % größer, so dass die Hin- und Herbewegung der Fasern innerhalb einer vertikalen Bewegungszone beschränkt ist, wobei die Peripherie dieser Zone von einer Bewegung der äußeren Strangfasern von einer Seite zur anderen definiert ist; und die Mehrzahl dieser Fasern bewegt sich in einer Zone, die geringfügig größer ist als diejenige Zone, die von einem Bereich definiert wird, den ein Kopfelement auf das andere projiziert. Obwohl der Abstand zwischen den Kopfelementen während des Betriebs fest ist, ist der Abstand vorzugsweise einstellbar, um eine optimale Faserlänge innerhalb der vorgenannten Bereiche zwischen den Kopfelementen zu erzeugen.With a "gas-washed arrangement" with a strand and a gas distribution device, the strand fibers held in spaced-apart head elements so that the fibers, when inserted into the substrate, are essentially one vertical profile in the substrate and assume that of at least a bubble column formed bladder zone independently move back and forth from each other. The fiber length between opposite one another surfaces of head elements from which they protrude lies in a critical one Area where it is at least 0.1% (percent) but less than Is 5% larger than the distance between these opposite sides. Usually is the length the fibers are less than 2% larger, in most typical case is less than 1% larger, so the back and forth movement the fibers are restricted within a vertical movement zone, the periphery of this zone from movement of the outer strand fibers is defined from side to side; and the majority of these Fibers moves in a zone that is slightly larger than that zone which is defined by an area that a header element points to others projected. Although the distance between the head elements while operation is fixed, the distance is preferably adjustable, for an optimal fiber length within the aforementioned areas between the head elements produce.
Bei kommerziellen Abwasseraufbereitungen aller Art liegen die Stränge typischerweise im Bereich von 30 m2 bis 500 m2; bei anderen spezifischen Anwendungsfällen, wie z. B. bei der Wasseraufbereitung in einem zu Freizeitzwe cken genutzten Fahrzeug, einem Aquarium für Wassertiere oder zum Herstellen einer feststofffreien Probe eines Fluids zu Analysezwecken, wird ein Strang mit einem viel kleineren Bereich von 0,1 m2 bis 5 m2, der als "selbständiger Ministrang" bezeichnet wird, mit seiner eigenen Gasversorgungseinrichtung und Permeat-Entnahmepumpe ausgebildet.In commercial wastewater treatment of all kinds, the strands are typically in the range from 30 m 2 to 500 m 2 ; in other specific applications, such as B. for water treatment in a vehicle used for leisure purposes, an aquarium for aquatic animals or for producing a solid-free sample of a fluid for analysis purposes, a strand with a much smaller range of 0.1 m 2 to 5 m 2 , which is called " independent mini strand "is designated, with its own gas supply device and permeate extraction pump.
Permeat kann nur von einer Permeat-Auffangeinrichtung (Wanne oder Endkappe), oder bei Strängen mit großem Flächenbereich von mehr als 200 m2 von beiden (oberen und unteren) Wannen oder Endkappen entnommen werden. Bei der bevorzugtesten Variante wird Luft von einem in einer von mehreren Konfigurationen eingegossenen Luftrohr zwischen Strangfasern eingetragen, und zwar abhängig von der Konfiguration des Kopfelements in dem Strang oder der Konfiguration mehrerer Kopfelemente in einer Gruppe von Strängen.Permeate can only be removed from a permeate collection device (trough or end cap), or for strands with a large area of more than 200 m 2 from both (upper and lower) troughs or end caps. At the before According to the most recent variant, air is introduced between strand fibers from an air pipe cast in one of several configurations, depending on the configuration of the head element in the strand or the configuration of several head elements in a group of strands.
Ein neuartiges Verbund-Kopfelement ist für ein Bündel von Hohlfasermembranen oder "Fasern" vorgesehen, wobei das Verbund-Kopfelement einen geformten laminierten Körper mit beliebiger Form aufweist, der ein oberes Laminiermittel aus einem "fixierenden" (Gieß-) Material aufweist, das mit einem unteren Laminiermittel aus einem "flüchtigen" Gießmaterial laminiert ist. Die Anschlussbereiche der Fasern werden in das flüchtige Gießmaterial eingegossen, wenn dieses flüssig ist, wobei vorzugsweise ein im wesentlichen rechteckiges Parallelepiped (Quader) gebildet wird, in die die offenen Enden der Fasern (bis zum Eingießen) eingebettet und eingesteckt sind, wodurch die Fasern nahe beieinanderliegend im wesentlichen parallel zueinander gehalten werden. Die eingesteckten Enden der Fasern stehen nicht über die untere (hintere) Seite des unteren Laminiermittels vor, während die restlichen Längen der Fasern durch die obere Seite des unteren Laminiermittels verlaufen. Das obere Laminiermittel verläuft über eine Höhe entlang der Länge der Fasern, die ausreicht, um die Fasern in einer Beabstandung zueinander zu halten, die der Beabstandung im unteren Bereich gleich ist. Falls gewünscht, kann das Verbund-Kopfelement zusätzliche Laminiermittel aufweisen, z. B. ein "Polster-"Laminiermittel über dem fixierenden Laminiermittel zum Polstern jeder Faser um ihren eingebetteten Außenumfang; und ein "Dichtungs-"Laminiermittel als geeignetes Dichtungsmaterial, an der die Permeat-Auffangeinrichtung angebaut werden kann.A new type of composite head element is for one bunch of hollow fiber membranes or "fibers" provided, the composite head element a molded laminated body with any shape that is made of an upper lamination a "fixative" (casting) Has material with a lower lamination from a "Volatile" casting material is laminated. The connection areas of the fibers are in the volatile casting material poured in if this is liquid , preferably a substantially rectangular parallelepiped (Cuboid) is formed, in which the open ends of the fibers (bis for pouring) are embedded and inserted, so that the fibers are close together in the be kept essentially parallel to each other. The plugged in The ends of the fibers do not protrude the lower (rear) side of the lower laminating agent, while the remaining lengths of fibers run through the top of the lower lamination. The top lamination runs over a Height along the length of fibers sufficient to space the fibers at a distance from each other to maintain the same spacing in the lower area. If desired the composite head element can be additional Have laminating agents, e.g. B. a "cushion" lamination over the fixing laminating agent for cushioning each fiber around its embedded Outer circumference; and a "sealant" lamination as a suitable sealant, to which the permeate collecting device can be attached.
Obwohl für das Kopfelement eine beliebige Form gewählt werden kann, ist zur einfacheren Fertigung jedes Kopfelement eines Paars entweder als rechteckiges Parallelepiped (Quader) oder zylindrische Scheibe ausgebildet. Rechteckige vertikale Fasern werden in rechteckige Kopfelemente eingegossen; zylindrische vertikal Fasern werden in zylindrische Kopfelemente eingegossen. Zur maximalen Raumausnutzung in einem Kopfelement werden die Fasern dicht in Reihen oder spiralförmig durch Aufrollen eines großen Arrays zu spiralförmigen Rollen gepackt, wobei jedes Ende der spiralförmigen Rolle direkt in eine zylindrische Harzabdichtungseinrichtung eingegossen wird. Eine solche Harzabdichtungseinrichtung ist typischerweise als rechteckige oder zylindrische Wanne oder Endkappe ausgebildet. Beide Kopfelementkonfigurationen können bei einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen, wie sie in den erläuternden Beispielen beschrieben sind, verwendet werden.Although any shape for the head element chosen each head element is one for easier production Pairs either as a rectangular parallelepiped (cuboid) or cylindrical Disc formed. Rectangular vertical fibers become rectangular Cast head elements; cylindrical vertical fibers are in cast cylindrical head elements. For maximum use of space in a head element the fibers are densely arranged in rows or in a spiral Rolling up a big one Arrays to spiral Rolls packed with each end of the spiral roll directly into one cylindrical resin sealing device is poured. Such Resin sealing device is typically rectangular or cylindrical trough or end cap. Both header configurations can in a variety of different embodiments, as shown in the explanatory Examples are used.
FIGURENKURZBESCHREIBUNGBRIEF DESCRIPTION
Die oben genannten und weitere Aufgaben und
Vorteile der Erfindung werden am besten anhand der folgenden detaillierten
Beschreibung und den schematischen Darstellungen bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung verständlich,
in denen gleiche Bezugszeichen gleich Elemente bezeichnen. Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden primär anhand
der
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Vertikaler Strang und Arrays, die diesen bilden:Vertical strand and arrays that this form:
Der erfindungsgemäße Strang wird in Flüssig-Flüssig-Mikrofiltrationsverfahren zum Entfernen von festen Schwebestoffen im Mikron-, Submikron- und größeren Bereich, wie z. B. organischen Molekülen, emulgierten organischen Flüssigkeiten und Kolloid- oder Schwebestoffen, normalerweise aus Wasser verwendet. Typische Anwendungsbereiche sind unter anderem (i) in einem Membran-Bioreaktor zum Erzeugen von Permeat als gereinigtes Wasser; (ii) Filtern von sekundärem Abwasser von der Abwasseraufbereitung zum Entfernen von festen Schwebestoffen und krankheitserregenden Bakterien; (iii) Klären von Wasserströmen zum Herstellen von Trinkwasser (Entfernen von Kolloiden, langkettigen Karbonsäuren und Krankheitserregern); (iv) Abscheiden einer permeablen Flüssigkeitskomponente in biotechnischen Nährlösungen; (v) Entwässern von Metallhydroxidschlämmen; und (vi) Filtern von öligem Abwasser.The strand according to the invention is used in liquid-liquid microfiltration processes for removing solid suspended matter in the micron, submicron and larger area, such as B. organic molecules, emulsified organic liquids and colloidal or suspended matter, usually used in water. Typical areas of application include (i) in a membrane bioreactor to produce permeate as purified water; (ii) filtering secondary Wastewater from wastewater treatment to remove solid suspended matter and pathogenic bacteria; (iii) Clarifying water flows to the Manufacture of drinking water (removal of colloids, long chain carboxylic acids and pathogens); (iv) depositing a permeable liquid component in biotechnical nutrient solutions; (v) dewatering of metal hydroxide slurries; and (vi) filtering oily waste water.
Typischerweise ist der Strang derart konfiguriert, dass sämtliche Verbindungen für in den Strang eintretende oder den Strang verlassende Fluide im oberen Kopfelement vorgesehen sind. Permeat wird bei der bevorzugtesten Variante durch ein das obere Kopfelement durchlaufendes Rohr entnommen, wenn (i) das untere Kopfelement kein Permeat auffängt (wie nachstehend erläutert); oder (ii) Permeat sich sowohl in dem oberen als auch in dem unteren Kopfelement ansammelt. Der Strang arbeitet vorzugsweise in einem Substrat, das sich in einem Behälter mit atmosphärischem Druck (1 bar) oder darüber befindet, in einem im Bereich von bis zu ungefähr 10 bar unter Druck stehenden Gefäß, ohne in dem Gehäuse eines Moduls beschränkt zu sein.Typically, the strand is like this configured that all Connections for Fluids entering or leaving the strand in the upper one Head element are provided. Permeate is the most preferred Variant taken through a tube running through the upper head element, if (i) the lower header does not collect permeate (as explained below); or (ii) permeate is found in both the top and bottom headers accumulates. The strand preferably works in a substrate that itself in a container with atmospheric Pressure (1 bar) or above located in a pressure range up to about 10 bar Vessel without in the housing of a module to be.
Ein oder mehrere Arrays sind in Kopfelemente eingegossen, deren obere (oder "vordere") und untere (oder "hintere") Flächen in horizontalen (x-y) Ebenen liegen. Anstelle eines einzelnen durchgehenden Arrays werden mehre re Arrays hergestellt und an den Enden aufeinanderfolgend miteinander verbunden, um ein viel größeres Array zu bilden, das ausdehnbar ist.One or more arrays are in header elements cast in, the top (or "front") and bottom (or "back") surfaces lie in horizontal (x-y) planes. Instead of a single continuous Arrays are made up of multiple arrays and are consecutive at the ends joined together to form a much larger array that is expandable is.
Der Betrieb des Strangs wird durch (a) die gewählte Faser, (b) die Menge an verwendeter Luft und (c) das zu filternde Substrat beeinflusst. Das Ziel ist das Filtern eines sich langsam bewegenden oder festgehaltenen Substrats in einem großen Behälter unter Umgebungs- oder erhöhtem Druck, jedoch vorzugsweise im wesentlichen unter Umgebungsdruck, und das Maximieren der Effizienz eines dieses (das Filtern) auf praktische und ökonomische Weise durchführenden Strangs.The operation of the line is through (a) the chosen one Fiber, (b) the amount of air used, and (c) that to be filtered Influenced substrate. The goal is to filter yourself out slowly moving or held substrate in a large container underneath Ambient or elevated Pressure, but preferably substantially at ambient pressure, and maximizing the efficiency of this (filtering) to practical and economical Way performing Train.
Durch den Betrieb bei Umgebungsdruck, das Einbauen der einstöckig ausgebildeten Kopfelemente des Strangs in einen Behälter des Substrats und das Ermöglichen einer eingeschränkten Bewegung der Fasern in der Blasenzone in einem Substrat wird eine Beschädigung der Fasern minimiert. Da in einem Kopfelement mindestes 10, vorzugsweise von 50 bis 50.000 Fasern festgehalten werden, von denen jede im wesentlichen mindestens 0,5 m lang ist, ist in einem Strang ein großer Flächenbereich für das Filtern des Substrats vorgesehen.By operating at ambient pressure, installing the one-story trained head elements of the strand in a container of Substrate and enabling a restricted Movement of the fibers in the bubble zone in a substrate becomes one damage of fibers minimized. Since at least 10, preferably in a head element of 50 to 50,000 fibers are held, each in the is essentially at least 0.5 m long, is in one strand greater area for filtering of the substrate provided.
Fasern und wie diese dicht gepackt sind:Fibers and how they are tightly packed:
Die Fasern teilen einen Behälter in eine "Zuführzone" und eine Entnahmezone, die als "Permeatzone" bezeichnet wird. Der Zustrom von Substrat erfolgt außerhalb (als "von außen nach innen" erfolgender Strom bezeichnet) der Fasern, und das Substrat spaltet sich in "Permeat-" und "Konzentrat-"Ströme. Der erfindungsgemäße Strang oder eine Gruppe von erfindungsgemäßen Strängen wird bei der bevorzugtesten Variante für die Mikrofiltration mit "von außen nach innen" erfolgendem Strom verwendet. Obwohl mindestens ein Strang austauschbar in einem kleinen Behälter mit einem Volumen von bis zu ungefähr 10 l (Liter) und sogar bis zu ungefähr 100 l oder mehr angeordnet ist, wird eine Gruppe von Strängen vorzugsweise in einem relativ großen Behälter mit einem Volumen von mehr als 1000 l, wie z. B. einem strömendem Wasserlauf oder noch typischer einem Teich oder einem Tank verwendet. Bei der typischsten Variante wird eine Gruppe oder werden mehrere Gruppen von Auffangeinrichtungen für das Permeat in einen großen Tank mit atmosphärischem Druck eingebaut und wird Permeat aus dem Tank entnommen.The fibers divide a container a "feed zone" and a removal zone called the "permeate zone". The Inflow of substrate occurs outside (as "from the outside "inside current") of the fibers, and the substrate cleaves into "permeate" and "concentrate" streams. The strand according to the invention or a group of strands of the invention is most preferred Variant for the microfiltration with "from the outside to current "used inside. Although at least one strand interchangeable in a small container with a volume of up to about 10 l (liter) and even up to about 100 l or more is arranged, a group of strands is preferred in a relatively large container with a volume of more than 1000 l, such as. B. a flowing watercourse or more typically a pond or tank. In the most typical variant will be one group or several groups of reception facilities for the permeate into a big one Tank with atmospheric Pressure installed and permeate is removed from the tank.
Die zum Herstellen des Strangs verwendeten Fasern können aus einem herkömmlichen Membranmaterial gefertigt sein, vorausgesetzt, dass die Fasern flexibel sind und einen für die Mikrofiltration durchschnittlichen Porenquerschnittsdurchmesser aufweisen, nämlich im Bereich von ungefähr 1000 Å bis 10000 Å. Typischerweise sind die Fasern 1 m bis ungefähr 5 m lang, je nach den Abmessungen des Substratkörpers (Tiefe und Breite), in den der Strang eingesetzt ist. Bevorzugte Fasern arbeiten bei einem Transmembran-Differentialdruck im Bereich von 7 kPa (1 psi) – 69 kPa (10 psi) und stehen unter Umgebungsdruck, wobei das Permeat unter Einwirkung der Schwerkraftt entnommen wird. Diese Fasern werden unter dem Gesichtspunkt der gewünschten Funktion ausgewählt, und die Abmessungen des Strangs werden von der Geometrie der Kopfelemente und der Länge der Fasern bestimmt. Es ist unnötig, eine Faser in einem modularen Gehäuse zu beschränken, und dies ist auch nicht der Fall.The fibers used to make the strand can be made from a conventional membrane material, provided that the fibers are flexible and one for microfiltration have average pore cross-sectional diameters, namely in the range of approximately 1000 Å to 10000 Å. Typically, the fibers are 1 m to about 5 m long, depending on the dimensions of the substrate body (depth and width) in which the strand is inserted. Preferred fibers operate at a transmembrane differential pressure in the range of 7 kPa (1 psi) - 69 kPa (10 psi) and are at ambient pressure, the permeate being removed under the action of gravity. These fibers are selected from the point of view of the desired function and the dimensions of the strand are determined by the geometry of the head elements and the length of the fibers. It is unnecessary to restrict a fiber in a modular package, and neither is the case.
Bei Hohlfasermembranen beträgt der Außendurchmesser ("AD") einer Faser mindestens 20 μm und kann bis ungefähr 3 mm groß sein, er liegt typischerweise im Bereich von ungefähr 0,1 mm bis 2 mm. Je größer der AD, desto weniger wünschenswert ist das Flächenbereichsverhältnis pro Volumeneinheit der Faser. Die Faserwanddicke beträgt mindestens 5 μm und kann bis 1,2 mm groß sein, sie liegt typischerweise im Bereich von ungefähr 15 % bis ungefähr 60 % des AD der Faser und bei der bevorzugtesten Variante im Bereich von 0,5 mm bis 1,2 mm.With hollow fiber membranes, the outer diameter is ("AD") of a fiber at least 20 μm and can up to about Be 3 mm it is typically in the range of approximately 0.1 mm to 2 mm. The bigger the AD, the less desirable is the area ratio per Volume unit of the fiber. The fiber wall thickness is at least 5 μm and can be up to 1.2 mm in size, it typically ranges from about 15% to about 60% the AD of the fiber and in the most preferred variant in the range from 0.5 mm to 1.2 mm.
In einem Einzel-Array kann eine beliebige Anzahl von Fasern vorhanden sein, typischerweise liegt die Anzahl im Bereich von ungefähr 1000 bis ungefähr 10000 für kommerzielle Anwendungen, und der bevorzugte Flächenbereich für einen Strang beträgt mindestens > 1 m2, typischerweise von 10 m2 bis 100 m2. Der Mittenabstand benachbarter Fasern beträgt vorzugsweise 1,2-(1,2d) bis ungefähr 5-mal (5d) den AD 'd' einer Faser. Eine bevorzugte Mittenbeabstandung liegt zwischen ungefähr 1,5d und 2d. Die Packungsdichte von Fasern, d. h. die Anzahl von Fasern pro Flächeneinheit eines Kopfelements, liegt vorzugsweise im Bereich von 4 bis 50 Fasern/cm2, je nach Faserdurchmesser.Any number of fibers can be present in a single array, typically the number ranges from about 1000 to about 10,000 for commercial applications, and the preferred area for a strand is at least> 1 m 2 , typically from 10 m 2 to 100 m 2 . The center distance of adjacent fibers is preferably 1.2- (1.2d) to about 5 times (5d) the AD 'd' of a fiber. A preferred center spacing is between about 1.5d and 2d. The packing density of fibers, ie the number of fibers per unit area of a head element, is preferably in the range from 4 to 50 fibers / cm 2 , depending on the fiber diameter.
Das spezielle Verfahren zum Befestigen der Fasern in jedem Kopfelement ist nicht kritisch, die Wahl hängt von den Materialien des Kopfelements und der Faser sowie den Kosten für die Anwendung eines anderen Verfahrens als das Eingießen ab. Es ist jedoch wichtig, dass jede Faser fluiddicht in jedem Kopfelement befestigt ist, um eine Verschmutzung des Permeats zu vermeiden. Dies erfolgt durch im wesentlichen vertikales, dicht beabstandetes und im wesentlichen konzentrisches Eingießen der Fasern.The special method of fastening the fibers in each head element is not critical, the choice depends on the materials of the head element and the fiber as well as the costs for the Use a different process than pouring. However, it is important that every fiber is fluid tight in every head element is attached to prevent contamination of the permeate. This is done by essentially vertical, closely spaced and substantially concentrically pouring the fibers.
Bevorzugte Fasern sind aus organischen Polymeren und Keramiken gefertigt, sie sind isotrop oder anisotrop und weisen eine dünne Schicht oder "Haut" auf der Außenfläche der Fasern auf. Die Fasern können aus geflochtenem Garn mit einer Abdeckung aus wasserunlöslichem Polymermaterial gefertigt sein, wie im US-Patent Nr. 5,472,607 beschrieben. Bevorzugte organische Polymerre für Fasern sind Polysulfone, Polystyrole, einschließlich Styrol enthaltende Copolymere, wie z. B. Acylnitrilstyrol, Butadienstyrol und Styrolvinylbenzylhalogenid-Copolymere, Polycarbonate, Cellulosepolymere, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat und ähnliches, wie im US-Patent Nr. 4,230, 463 beschrieben; die Beschreibung ist durch Verweis enthalten, so als wäre sie vollständig hier aufgeführt. Bevorzugte Keramikfasern sind aus Aluminiumoxid von E. I. duPont de Nemour Co. gefertigt und im US-Patent Nr. 4,069, 157 beschrieben.Preferred fibers are made from organic polymers and ceramics, they are isotropic or anisotropic and exhibit a thin one Layer or "skin" on the outer surface of the Fibers on. The fibers can made of braided yarn with a cover made of water-insoluble Polymeric material as described in U.S. Patent No. 5,472,607. Preferred organic polymers for fibers are polysulfones, Polystyrene, including Copolymers containing styrene, such as. B. acyl nitrile styrene, butadiene styrene and styrene vinyl benzyl halide copolymers, polycarbonates, cellulose polymers, Polypropylene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate and the like, as described in U.S. Patent No. 4,230,463; the description is included by reference as if it were completely here listed. Preferred ceramic fibers are made of aluminum oxide from E.I. duPont de Nemour Co., and described in U.S. Patent No. 4,069,157.
Kopfelement:Header:
Ein einstückig ausgebildetes Kopfelement ist in eine Richtung relativ zu dem anderen verschiebbar, und zwar entweder in Längsrichtung (x-Achse) oder in Querrichtung (y-Achse), jedoch vor dem Eintauchen des Strangs zu Operationszwecken. Zur Verwendung eines Strangs werden die Kopfelemente vertikal voneinander beabstandet und parallel zueinander in einem Behälter angeordnet, z. B. durch Montieren eines Kopfelements über dem anderen gegen eine vertikale Wand des Behälters, die als Beabstandungseinrichtung dient. Dies gilt auch für das beabstandete Platzieren eines Kopfelements über dem anderen mit anderen Beabstandungseinrichtungen, wie z. B. Stäben, Stangen, Streben, I-Trägern, Kanälen und ähnlichem, zum Zusammenbauen mehrerer Stränge zu einer "Gruppe oder einem Büschel von Strängen" (der Kürze halber als "Gruppe" bezeichnet). Nach dem Zusammenbau zu einer Gruppe ist ein zwischen den eingegossenen Enden jeder einzelnen Faser liegendes Segment entweder entlang der x- oder der y-Achse verschiebbar, da die Fasern lose in dem Strang gehalten werden.A one-piece head element is slidable in one direction relative to the other, namely either lengthways (x-axis) or in the transverse direction (y-axis), but before immersion the strand for surgical purposes. Be using a strand the head elements are vertically spaced apart and parallel to each other in a container arranged, e.g. B. by mounting a head element over the another against a vertical wall of the container, which acts as a spacer serves. This also applies to spacing one head element over the other with another Spacers, such as. B. rods, rods, struts, I-beams, channels and the like, for assembling several strands to a "group or clump of strands " (for brevity called "Group" for the sake of convenience). After assembling it into a group one between the cast ends of each fiber Segment can be moved either along the x or y axis, because the fibers are kept loose in the strand.
Bei der bevorzugtesten Variante wird jedes einstückig ausgebildete Kopfelement direkt in ein geeignetes Material eingegossen, aus dem ds Kopfelement aus ausgehärtetem Gießharz nicht entfernt wird, wobei keine Dichtung (somit als "dichtungslos" bezeichnet) zwischen dem ausgehärteten Harz des Kopfelements und der Innenperipherie der Permeat-Auffangeinrichtung erforderlich ist. Wenn das einstückig ausgebildete Kopfelement klebend in einer Wanne oder "Endkappe" befestigt wird, um eine Permeat-Auffangzone zu bilden, ist wieder keine Dichtung erforderlich, obwohl eine verwendet werden kann, wenn das einstückig ausgebildete Kopfelement ausgebaut werden soll.The most preferred variant is each in one piece trained head element cast directly into a suitable material, from which the hardened cast resin head element is not removed, with no seal (thus referred to as "sealless") between the hardened Resin of the head element and the inner periphery of the permeate collector is required. If that in one piece trained head element adhesive in a tub or "end cap" attached to form a permeate collection zone is again no seal required, although one can be used if that's one piece trained head element is to be removed.
Das Fixiermaterial zum Fixieren der Fasern in einem fertigen Kopfelement (oder an einem fixierenden Laminiermittel) ist bei der bevorzugtesten Variante entweder ein wärmehärtbares oder thermoplastisches künstliches Harzmaterial, das wahlweise mit Glasfasern, Bor- oder Graphitfasern oder ähnlichem verstärkt ist. Thermoplastische Materialien können kristallin sein, wie z. B. Polyolefine, Polyamide (Nylon), Polycarbonate und ähnliches, halbkristallin sein, wie z. B. Polyetheretherketon (PEEK), oder im wesentlichen amorph sein, wie z. B. Polyvinylchlorid (PVC), Polyurethan und ähnliches. Wärmehärtbare Harze umfassen normalerweise Polyester, Polyacetale, Polyether, Gussacrylate, wärmehärtbare Polyurethane und Epoxidharze. Bei der bevorzugtesten Variante handelt es sich bei einem "Fixier-"Material (so bezeichnet, weil es die Einbaustellen der Fasern relativ zu einander fixiert) um ein Material, das nach dem Aushärten über eine Dicke von ungefähr 2 cm im wesentlichen starr ist und aufgrund seiner Härte generisch als "Kunststoff" bezeichnet wird. Ein solcher Kunststoff weist eine Härte im Bereich von ungefähr Shore D 30 bis Rockwell R 110 auf und wird aus der Gruppe bestehend aus Epoxidharzen, Phenolen, Acrylharzderivaten, Polycarbonat, Nylon, Polystyrol, Polypropylen und Polyethylen mit einem ultrahohen Molekulargewicht (UHMW PE) ausgewählt. Polyurethan, das bei Uniroyal Chemical Company unter dem Markennamen Adiprene® und bei Air Products unter dem Markennamen Airthane® erhältlich ist, und Epoxidharze, die als Epon 828 im Handel erhältlich sind, sind exzellente Fixiermaterialien.The fixing material for fixing the fibers in a finished head element (or on a fixing laminating agent) in the most preferred variant is either a thermosetting or thermoplastic synthetic resin material, which is optionally reinforced with glass fibers, boron or graphite fibers or the like. Thermoplastic materials can be crystalline, such as. B. polyolefins, polyamides (nylon), polycarbonates and the like, semi-crystalline, such as. B. polyether ether ketone (PEEK), or substantially amorphous, such as. B. Polyvinylchlo rid (PVC), polyurethane and the like. Thermosetting resins typically include polyesters, polyacetals, polyethers, cast acrylates, thermosetting polyurethanes and epoxy resins. In the most preferred variant, a "fixing" material (so called because it fixes the installation sites of the fibers relative to one another) is a material that is substantially rigid after curing over a thickness of approximately 2 cm and due to its hardness is generically referred to as "plastic". Such a plastic has a hardness in the range from approximately Shore D 30 to Rockwell R 110 and is selected from the group consisting of epoxy resins, phenols, acrylic resin derivatives, polycarbonate, nylon, polystyrene, polypropylene and polyethylene with an ultra-high molecular weight (UHMW PE). Polyurethane, available from Uniroyal Chemical Company under the Adiprene ® brand and from Air Products under the Airthane ® brand, and epoxy resins, commercially available as Epon 828, are excellent fixing materials.
Die daraus resultierende Membranvorrichtung weist auf: (i) einen vertikalen Strang aus einer Vielzahl von eingeschränkt hin und her bewegbaren Fasern, die zusammen einen Flächenbereich im Bereich von 1 m2 bis 1000 m2, vorzugsweise von 10 m2 bis 100 m2 aufweisen, und die nur in voneinander beabstandeten Kopfelementen angebracht sind; und (ii) eine Gaswascheinrichtung, die eine Säule von Blasen erzeugt, die innerhalb des und nahe dem Basisteil des Strangs aufsteigen und den Strang einhüllen. Die erzeugten Blasen haben einen durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 25 mm oder mehr. Eine Flüssigkeitskomponente wird selektiv aus dem Substrat entfernt.The resulting membrane device has: (i) a vertical strand of a plurality of fibers which can be moved back and forth to a limited extent and which together have a surface area in the range from 1 m 2 to 1000 m 2 , preferably from 10 m 2 to 100 m 2 , and which are mounted only in spaced-apart head elements; and (ii) a gas scrubber that creates a column of bubbles that rise within and near the base of the strand and envelop the strand. The bubbles produced have an average diameter in the range of about 0.1 mm to about 25 mm or more. A liquid component is selectively removed from the substrate.
Gaswaschanordnung:Gas washing arrangement:
Eine Gaswaschanordnung weist auf: (a) mindestens einen Strang oder eine Gruppe von gasgewaschenen Fasersträngen, die ein gewünschtes Permeat von einem größeren Körper eines Mehrkomponentensubstrats mit darin fein verteilten Partikeln mit einer Größe im Bereich von 0,1 μm – 44 μm abscheiden, (b) wobei jeder Strang mindestens 20 Fasern mit oberen und unteren voneinander beabstandet eingegossenen Anschlussbereichen in dem oberen bzw. unteren Kopfelement aufweist, wobei die Fasern in einer Blasenzone eingeschränkt hin und her bewegbar sind, und (c) eine angepasste Gasverteileinrichtung zum Bewirken einer Verteilung vertikal aufsteigender Blasen in einer Säule über und sehr nahe der Oberseite des unteren Kopfelements, wobei die Länge der Fasern von mindestens 0,1 % bis weniger als 5 % größer ist als der Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Seiten des Kopfelements. Die angepasste Gasverteileinrichtung weist Durchgänge auf, die kontinuierlich oder intermittierend von Gas durchströmt werden, und zwar mit einer Strömungsrate, die sich proportional zu der Anzahl von Fasern verhält. Die Strömungsrate liegt im wesentlichen im Bereich von 0,47 – 14 cm3/Sek. pro Faser (0,001 – 0,03 scfm/ Faser) (Standard-ft3 pro Minute pro Faser), typischerweise im Bereich von 1,4 – 4,2 cm3/Sek./Faser (0,003 – 0,009 scfm/ Faser). Bei einem Ministrang dient der Flächenbereich der Fasern nicht zum Definieren der Menge an verwendeter Luft, da die Luft im wesentlichen vertikal entlang der Länge jeder Faser strömt.A gas washing arrangement has: (a) at least one strand or a group of gas-washed fiber strands which separate a desired permeate from a larger body of a multicomponent substrate with particles finely distributed therein with a size in the range from 0.1 μm to 44 μm, (b ) each strand having at least 20 fibers with upper and lower spaced cast-in connection areas in the upper and lower head element, the fibers being able to be moved back and forth to a limited extent in a bubble zone, and (c) an adapted gas distribution device for effecting a distribution of vertically ascending Bubbles in a column above and very near the top of the lower header, the length of the fibers being from at least 0.1% to less than 5% greater than the distance between opposite sides of the header. The adapted gas distribution device has passages through which gas flows continuously or intermittently, with a flow rate that is proportional to the number of fibers. The flow rate is essentially in the range of 0.47 - 14 cm 3 / sec. per fiber (0.001 - 0.03 scfm / fiber) (standard ft 3 per minute per fiber), typically in the range of 1.4 - 4.2 cm 3 / sec / fiber (0.003 - 0.009 scfm / fiber). With a mini-strand, the area of the fibers is not used to define the amount of air used because the air flows substantially vertically along the length of each fiber.
Die Gaswaschanordnung wird wie folgt verwendet: (i) zusammen mit einer vertikal einstellbaren Beabstandungseinrichtung zum Montieren der Kopfelemente in vertikalem Abstand zueinander und in offener Fluidverbindung mit (ii) einer Auffangeinrichtung zum Auffangen von Permeat; und (iii) ausreichend Luft zum Erzeugen von genug Blasen, die durch den Strang zwischen den und parallel zu den Fasern nach oben strömen, um die Faserflächen im wesentlichen frei von Ablagerungen lebender Mikroorganismen sowie kleinen nicht lebenden Partikeln zu halten, die in dem Substrat vorhanden sein können.The gas washing arrangement is as follows used: (i) together with a vertically adjustable spacer for mounting the head elements at a vertical distance from each other and in open fluid communication with (ii) a catcher to collect permeate; and (iii) sufficient air to generate of enough bubbles flowing through the strand between and in parallel flow up to the fibers, around the fiber surfaces essentially free of deposits from living microorganisms as well to keep small non-living particles in the substrate can be present.
Mit überraschend wenig Reinigungsgas, das von einem zwischen den Fasern nahe ihren Basisteilen angeordneten Einblasrohr abgegeben wird, wird der im Gleichgewicht befindliche Strom über einen langen Zeitraum, typischerweise 50 Std. bis 1500 Std., aufrechterhalten. Das Einblasrohr einer Gasverteileinrichtung ist mit einem Rohrabschnitt, der sich von der Oberseite des unteren Kopfelements erstreckt, angeordnet, um eine Säule aufsteigender Blasen zu erzeugen, wobei die Fasern in der Säule von Blasen überflutet sind. Der Typ der Gas- (Luft-) Sammelleitung ist nicht kritisch, vorausgesetzt, dass sie Blasen in einem bevorzugten Größenbereich von ungefähr 0,1 mm bis 25 mm liefert, und zwar gemessen innerhalb eines Abstands von 1 cm bis 50 cm von den die Blasen erzeugenden Durchgängen entfernt.With surprisingly little cleaning gas, that of one located between the fibers near their base parts Blown tube is released, the balance is Current over maintained for a long period of time, typically 50 hours to 1500 hours. The blow-in pipe of a gas distribution device has a pipe section, which extends from the top of the lower header, arranged around a pillar to produce ascending bubbles, with the fibers in the column of Bubbles flooded are. The type of gas (air) manifold is not critical, provided that they have bubbles in a preferred size range of about Delivers 0.1 mm to 25 mm, measured within a distance from 1 cm to 50 cm from the passages producing the bubbles.
Betrieb des Systems:Operation of the system:
Der Betrieb des Systems ist von der Positionierung mindestens eines Strangs, vorzugsweise einer Gruppe, nahe einer Quelle für ausreichende Luft- oder Gasversorgung zum Aufrechterhalten eines gewünschten Stroms und zum Ermöglichen des Auffangens von Permeat von mindestens einem Kopfelement abhängig. Ein gewünschter Strom wird erreicht und erzeugt den angemessenen Transmembran-Differentialdruck der Faser unter Betriebsbedingungen.The operation of the system is from the Positioning at least one strand, preferably a group, near a source for sufficient air or gas supply to maintain a desired Stroms and to enable the collection of permeate depending on at least one head element. On desired Current is reached and generates the appropriate transmembrane differential pressure the fiber under operating conditions.
Der Transmembran-Differentialdruck wird vorzugsweise mit einer herkömmlichen Nichtvakuumpumpe erzeugt, wenn der Transmembran-Differentialdruck ausreichend niedrig ist und im Bereich von 0,7 kPa (0,1 psi) bis 101 kPa (1 bar) liegt, vorausgesetzt, dass die Pumpe die erforderliche Ansaugung erzeugt. Eine Pumpe, die eine minimale Ansaugung erzeugt, kann verwendet werden, wenn eine ausreichende "Flüssigkeits-Druckhöhe" zwischen der Substratfläche und der Permeat-Entnahmestelle erzeugt wird. Wie nachstehend genauer erläutert ist ferner, wenn ein Permeatstrom von einer Pumpe erzeugt worden ist, die Pumpe nicht unbedingt erforderlich, da das Permeat aufgrund eines "Siphon-Effekts" weiter strömt. Es ist offensichtlich, dass bei Betrieb mit Fasern, die einem Transmembran-Differentialdruck im Bereich von bis zu 101 kPa (14,7 psi) ausgesetzt sind, eine Nichtvakuumpumpe in einem nicht unter Druck stehenden Behälter ausreichende Dienste leistet; und im Bereich von 101 kPa bis ungefähr 345 kPa (50 psi) wird ein von einer großen Flüssigkeits-Druckhöhe oder einem unter Druck stehenden Behälter erzeugter über dem atmosphärischen Druck liegender Druck verwendet.The transmembrane differential pressure is preferably generated with a conventional non-vacuum pump if the transmembrane differential pressure is sufficiently low and in the range of 0.7 kPa (0.1 psi) to 101 kPa (1 bar), provided that the pump does the necessary Suction created. A pump that produces minimal suction can be used if there is sufficient "liquid head" between the substrate surface and the permeate sampling point is produced. Furthermore, as will be explained in more detail below, if a permeate stream has been generated by a pump, the pump is not absolutely necessary since the permeate continues to flow due to a "siphon effect". It is apparent that when operating with fibers exposed to a transmembrane differential pressure up to 101 kPa (14.7 psi), a non-vacuum pump in a non-pressurized container will perform well; and in the range of 101 kPa to about 345 kPa (50 psi), a pressure above atmospheric pressure generated by a large liquid head or a pressurized container is used.
Ein Verfahren zum Abscheiden von Permeat aus einem Substrat bei Aufrechterhaltung relativ sauberer Faserflächen in einem Array umfasst das Eintauchen eines Strangs aus eingeschränkt hin und her bewegbaren, im wesentlichen vertikalen Fasern in das Substrat, so dass obere und untere Endkappen des Strangs übereinander angebracht sind, wobei eine Vielzahl von Fasern zwischen Kopfelementen befestigt ist und die einander gegenüberliegenden Anschlussbereiche der Fasern in offener Fluidverbindung mit mindestens einem Kopfelement eingegossen sind; das Arbeiten der Fasern bei einem Transmembran-Differentialdruck im Bereich von ungefähr 0,7 kPa (0,1 psi) bis ungefähr 345 kPa (50 psi), wobei die Länge der Fasern um mindestens 0,1 % bis ungefähr 2 % größer ist als der direkte Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Ober- und Unterseiten eines ausgehärteten Harzes in den Kopfelementen, damit die Fasern in eingesetztem Zustand einen im wesentlichen vertikalen Faserstrang bilden; das Aufrechterhalten eines im wesentlichen konstanten Stroms, der im wesentlichen dem anfangs erzielten, im Gleichgewicht befindlichen Strom entspricht, der anzeigt, dass die Faserflächen im wesentlichen frei von einem weiteren Aufbau von Ablagerungen ist, wenn der im Gleichgewicht befindliche Strom erreicht ist; das Auffangen des Permeats; und das Entnehmen des Permeats.A method of separating Permeate from a substrate while maintaining relatively cleaner fiber surfaces in an array involves immersing a strand from restricted and essentially movable vertical fibers into the substrate, so that the top and bottom end caps of the strand are attached one above the other, with a plurality of fibers attached between headers and the opposite connection areas the fibers in open fluid communication with at least one head element are poured in; working the fibers at a transmembrane differential pressure in the range of approximately 0.7 kPa (0.1 psi) to approximately 345 kPa (50 psi), the length the fiber is at least 0.1% to about 2% larger than the direct distance between opposite one another Upper and lower sides of a hardened resin in the head elements, so the fibers in the inserted state are essentially vertical Form fiber strand; maintaining a substantially constant current, the one essentially equal to that initially achieved Current corresponds to indicating that the fiber surfaces are essentially free of Another buildup of deposits is when the is in equilibrium current is reached; collecting the permeate; and the removal of the permeate.
Das oben beschriebene Verfahren kann bei Betrieb eines anaeroben oder aeroben Bioreaktors angewandt werden, der mit der erfindungsgemäßen Memb ranvorrichtung nachgerüstet worden ist. Der anaerobe Reaktor ist ein geschlossenes Gefäß, und das Waschgas ist ein molekulares sauerstofffreies Gas, wie z. B. Stickstoff.The method described above can be used when operating an anaerobic or aerobic bioreactor, with the device according to the invention retrofitted has been. The anaerobic reactor is a closed vessel, and that Wash gas is a molecular oxygen-free gas, such as. B. nitrogen.
Ein aerober Bioreaktor kann mit mindestens einer gasgewaschenen Gruppe von vertikalen zylindrischen Strängen nachgerüstet werden, wobei jeder Strang aus 500 bis 5000 Fasern mit einer Länge von 1 m bis 3 m hergestellt ist, ferner mit einer Permeat-Auffangeinrichtung zum Betreiben des Reaktors ohne die zahlreichen Einschränkungen und Begrenzungen, die von einem sekundären Klärsystem auferlegt werden.An aerobic bioreactor can use at least one gas-washed group of vertical cylindrical strands can be retrofitted each strand of 500 to 5000 fibers with a length of 1 m to 3 m is made, further with a permeate collecting device to operate the reactor without the numerous restrictions and restrictions imposed by a secondary treatment system.
Typischerweise gibt es in einem auf einer Seite geschlossenen Tank keinen Kreuzstrom des Substrats über die Faserfläche. Wenn in einem auf einer Seite geschlossenen Tank ein Substratstrom durch den Strang vorhanden ist, ist der Strom auf die Luftzufuhr unterhalb des Strangs oder mechanisches Mischen, das angewandt wird, um die Feststoffe in der Schwebe zu halten, zurückzuführen. Generell gibt es einen größeren Strom und eine höhere Fluidgeschwindigkeit durch den Strang in einem Tank, in den ein Substrat kontinuierlich einströmt, die Fluidgeschwindigkeit über die Fasern ist jedoch generell zu unbedeutend, um wachsende Mikroorganismen daran zu hindern, sich abzulagern, oder Schwebestoffe, z. B. mikroskopisch kleine Kieselpartikel, daran zu hindern, sich auf den Faserflächen abzusetzen.Typically it gives up in one one side closed tank no cross flow of the substrate over the Fiber surface. When in a tank closed on one side a substrate flow through the strand is present, the flow on the air supply is below of the strand or mechanical mixing that is applied to the Keeping solids in suspension. Generally there is one greater current and a higher one Fluid velocity through the strand in a tank, into the one Substrate flows continuously, the fluid velocity over However, the fibers are generally too insignificant for growing microorganisms to prevent deposits, or suspended matter, e.g. B. microscopic small pebble particles to prevent them from settling on the fiber surfaces.
Der Vergleich betrifft die drei Anordnungen mit Fasern mit einer nominalen Porengröße von 0,2 μm mit im wesentlichen identischen Bohrungen und Flächenbereichen in 80 l-Tanks, die mit dem gleichen aktivierten Schlammsubstrat gefüllt sind. Die Unterschiede zwischen dem Experiment von Yamamoto et al und dem in dem Patent '424 beschriebenen Experiment sind in dem Patent '424 aufgeführt, und die Bedingungen des Vergleichs sind durch Verweis enthalten, so als wäre sie vollständig hier aufgeführt. Der hier verwendete vertikale Strang unterscheidet sich von dem in dem Patent '424 beschriebenen Strang nur in der vertikalen Konfiguration der 280 Fasern, von denen jede ungefähr 1 % länger war als der Abstand zwischen den voneinander beabstandeten Kopfelementen während des Betriebs. Die Strömungsrate der Luft für den vertikalen Strang beträgt 1,4 m3/Std./m2 bei Verwendung eines Grobblasendiffusors.The comparison relates to the three arrangements with fibers with a nominal pore size of 0.2 μm with essentially identical bores and surface areas in 80 l tanks which are filled with the same activated sludge substrate. The differences between the Yamamoto et al experiment and the experiment described in the '424 patent are listed in the' 424 patent, and the conditions of the comparison are included by reference as if they were fully set forth here. The vertical strand used here differs from the strand described in the '424 patent only in the vertical configuration of the 280 fibers, each of which was approximately 1% longer than the distance between the spaced headers during operation. The air flow rate for the vertical line is 1.4 m 3 / hour / m 2 when using a coarse bubble diffuser.
In
Wie gezeigt, befinden sich die offenen
Enden der Anschlussbereiche
Daher wird ein neuartiges Verfahren
zum Herstellen eines Kopfelements
Die erste Flüssigkeit wird um Anschlussbereiche von Fasern gegossen, kühlt ab und erstarrt zu einem flüchtigen Laminiermittel; die Fasern in dem flüchtigen Laminiermittel werden dann erneut eingegossen, und zwar dieses Mal durch Gießen der zweiten Flüssigkeit über das feste flüchtige Laminiermittel.The first liquid is around connection areas poured from fibers, cools and freezes into a fleeting one laminating; the fibers in the volatile laminating agent then poured in again, this time by pouring the second liquid over that fixed volatile Laminating.
Genauer gesagt umfasst das Verfahren zum Herstellen eines fertigen Kopfelements für Strangfasern folgende Schritte:More specifically, the process includes To produce a finished head element for strand fibers, the following steps:
- Herstellen eines Faserbündels in mindestens einem Array, das von einer Halteeinrichtung mit einer Dicke entsprechend einem gewünschten Seitenabstand zwischen benachbarten Fasern gehalten wird;Making a bundle of fibers in at least one array by a holding device with a Thickness according to a desired Lateral spacing between adjacent fibers is maintained;
- Halten des Bündels in einer ersten Flüssigkeit, wobei die Anschlussbereiche der Fasern eingetaucht bleiben, bis die Flüssigkeit zu einem ersten angepassten Laminiermittel erstarrt ist, vorausgesetzt, dass die erste Flüssigkeit nicht mit dem Fasermaterial reagiert;Holding the bundle in a first liquid, the connection areas of the fibers remain immersed until the liquid has solidified into a first adapted laminating agent, provided that the first liquid does not react with the fiber material;
- Gießen einer zweiten Flüssigkeit über das erste angepasste Laminiermittel zum Einbetten der Fasern in einer gewünschten Tiefe und Erstarrenlassen der zweiten Flüssigkeit zum Bilden eines fixierenden Laminiermittels auf dem ersten angepassten Laminiermittel, wobei die zweite Flüssigkeit ebenfalls im wesentlichen entweder nicht mit dem Material der Faser oder dem des ersten angepassten Laminiermittels reagiert;to water a second liquid over it first adapted laminating agent for embedding the fibers in one desired Depth and solidification of the second liquid to form a fixative Laminating agent on the first customized laminating agent, wherein the second liquid also essentially either not with the material of the fiber or that of the first adapted lamination reacts;
- wodurch ein Verbund-Kopfelement ausgebildet wird, in dem Anschlussbereiche der Fasern eingegossen sind, und zwar vorzugsweise in einem geometrisch regelmäßigen Muster, wobei das Verbund-Kopfelement ein Laminat aus einem flüchtigen Laminiermittel aus einem flüchtigen Material und einem an grenzenden fertigen Kopfelement in Form eines fixierenden Laminiermittels aufweist; und dannwhereby a composite head element is formed in the connection areas the fibers are cast in, preferably in a geometrically regular pattern, wherein the composite head member is a laminate of a volatile Laminating agent from a volatile Material and a bordering finished head element in the form of a fixing laminating agent; and then
- Entfernen des ersten angepassten Laminiermittels ohne Entfernen eines Bereichs des fixierenden Laminiermittels, um die Enden der Faser offen zu halten und von der hinteren Seite des Kopfelements vorstehen zu lassen, wobei die offenen Enden einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.Remove the first customized lamination without removing it a portion of the fixing lamination around the ends of the Keep fiber open and from the back of the head element protrude, with the open ends of a circular cross section exhibit.
Das schrittweise Vorgehen zum Herstellen eines
Arrays mit dem neuartigen Kopfelement wird anhand eines in
Die Fasern
The fibers
Nach dem Ausbilden eines ersten Arrays werden zweite und dritte Arrays (die nicht gezeigt sind, da sie mit dem ersten Array im wesentlichen identisch sind) analog zu dem ersten Array hergestellt und auf dieses platziert. Es werden zusätzliche Arrays aufgebracht, bis die gewünschte Anzahl von Arrays zu einem Bündel zusammengefasst ist, und das Bündel wird vertikal gehalten, um den unteren Bereich des zuerst einzugießenden Bündels zu bilden.After forming a first array second and third arrays (which are not shown because they match the first array are essentially identical) analogous to the first Array created and placed on this. There will be additional arrays applied until the desired one Number of arrays in a bundle is summarized, and the bundle is held vertically to close the bottom of the bundle to be poured in first form.
Die Tiefe, bis zu der die erste Flüssigkeit
eingegossen wird, hängt
davon ab, ob die Streifen
A. Als erstes wird das Eingießen von Strangfasern in die oberen und unteren Kopfelemente, aus denen die Streifen entfernt werden, dargestellt. A. First, the pouring of Strand fibers in the upper and lower head elements that make up the Strips are shown.
-
(1) Es wird ein erstes angepasstes Laminiermittel mit
einer Dicke L1 (entsprechend der Tiefe, bis zu der die erste Flüssigkeit
eingegossen wurde) von ungefähr
5 – 10
cm (flüchtig)
hergestellt, so dass
12' und12" voneinander beabstandet sind und die Faserenden eingesteckt sind. (1) A first adapted laminating agent with a thickness L1 (corresponding to the depth to which the first liquid was poured in) of approximately 5-10 cm (volatile) is produced, so that12 ' and12 " are spaced apart and the fiber ends are inserted. - (2) Die zweite Flüssigkeit, ein aushärtbares wasserunlösliches flüssiges Gießharz oder eine Reaktionskomponente des Harzes wird derart über die Fläche des flüchtigen Laminiermittels gegossen, dass sie die Fasern umgibt, und zwar so lange, bis die zweite Flüssigkeit auf einen Pegel L2 steigt. Sie erstarrt, um das fixierende Laminiermittel (die das fertige Kopfelement bildet) mit einer vom Pegel L1 zum Pegel L2 gemessenen Dicke (die Dicke wird als "L1-L2" gemessen und liegt typischerweise zwischen ungefähr 1 cm und ungefähr 5 cm) zu bilden, die die relativen Positionen der vertikalen Fasern aufrechterhält. Somit wird ein erstes Verbund-Kopfelement mit der kombinierten Dicke aus flüchtigem und fixierendem Laminiermittel gebildet.(2) The second liquid, a curable water-insoluble liquid Cast resin or a reaction component of the resin is so over the area of the fleeting Poured laminating agent so that it surrounds the fibers, so long until the second liquid rises to a level L2. It solidifies around the fixing lamination (which forms the finished head element) with one from level L1 to Level L2 measured thickness (the thickness is measured as "L1-L2" and is typically between about 1 cm and about 5 cm) to form, which maintains the relative positions of the vertical fibers. Consequently becomes a first composite header with the combined thickness volatile and fixing laminating agent.
- (3) Analog zu der unmittelbar vorstehenden Beschreibung wird der obere Bereich des Bündels in ein zweites Verbund-Kopfelement eingegossen.(3) Analogous to the immediately preceding description the top of the bundle poured into a second composite head element.
- (4) Die Verbund-Kopfelemente werden aus ihren Gießwannen entnommen, und sie werden mit Heißluft angeblasen, um das flüchtige Laminiermittel zu schmelzen, wonach nur die fertigen Kopfelemente verbleiben, die jeweils eine Dicke von L1-L2 aufweisen. Das flüchtige Material wird dann wiederverwendet. Alternativ kann ein wasserlösliches flüchtiges Material in heißes Wasser platziert werden, um das Material aufzulösen, und dann wird das Material aus der Wasserlösung wiedergewonnen.(4) The composite headers are made from their tundish removed and they are blown with hot air to remove the volatile laminating agent to melt, leaving only the finished head elements that each have a thickness of L1-L2. The volatile material is then reused. Alternatively, a water soluble volatile Material into hot Water is placed to dissolve the material, and then the material recovered from the water solution.
- (5) Die von der hinteren Permeat-Ausgabeseite der Kopfelemente vorstehenden Enden der Fasern sind offen und behalten einen kreisförmigen Querschnitt bei.(5) The one from the rear permeate discharge side of the header protruding ends of the fibers are open and retain a circular cross-section at.
B. Als zweites wird das Eingießen ohne Entfernen der Streifen dargestellt.B. Second, pouring without Removed the stripes shown.
- (1) Die erste Flüssigkeit wird bis zu einem Pegel L1' unterhalb der Karten eingegossen, und zwar bis zu einer Tiefe im Bereich von ungefähr 1 – 2,5 cm und erstarrt, um ein flüchtiges Laminiermittel L1' zu bilden.(1) The first liquid becomes up to one Level L1 'cast below the cards, up to one Depth in the range of approximately 1 - 2.5 cm and froze to a fleeting one To form laminating agent L1 '.
- (2) Die zweite Flüssigkeit wird dann bis zur Tiefe L2 über das flüchtige Laminiermittel gegossen und erstarrt, um ein Verbund-Kopfelement mit einem fixierenden Laminiermittel mit einer Dicke von L1'-L2' zu bilden.(2) The second liquid then goes over to depth L2 the fleeting Laminating agent poured and solidified to form a composite head element with a fixing laminating agent with a thickness of L1'-L2 ' to build.
-
(3) Das Verbund-Kopfelement wird aus der Form genommen, und
das flüchtige
Laminiermittel wird entfernt, wobei die Anschlussbereiche
12" von der hinteren Seite des fertigen Kopfelements vorstehen, wobei die hintere Seite dort gebildet wird, wo der Pegel L1' war. In den fertigen Kopfelementen mit einer Dicke von L1'-L2' sind die Streifen15 eingebettet (zusammen mit den Gummibändern18 , falls verwendet).(3) The composite header is removed from the mold and the volatile laminating agent is removed, leaving the connection areas12 " protrude from the rear of the finished header, the rear being formed where the level L1 'was. The strips are in the finished head elements with a thickness of L1'-L2 '15 embedded (together with the rubber bands18 , if used).
C. Als drittes wird das Eingießen zum Herstellen eines Polster-Laminiermittels mit eingebetteten Fasern auf den einander gegenüberliegenden (vorderen) Seiten der Kopfelemente, von denen die Streifen entfernt werden, dargestellt.C. Third, pouring becomes Manufacture an upholstery laminate with embedded fibers on the opposite (front) Sides of the headers from which the stripes are removed shown.
Die intermittierende Einschnapp-Bewegung der
Fasern führt
häufig
zu einem Brechen der Fasern um ihren Umfang herum an der Grenzfläche zwischen
Vorderseite und Substrat. Um der Härte des "fixierenden Laminiermittels"
zu begegnen, wird ein "Polster-Laminiermittel" aus einem weicheren
Material als dem des fixierenden Laminiermittels einstückig mit
dem fixierenden Laminiermittel hergestellt, und zwar durch Gießen einer
Polster-Flüssigkeit
(so bezeichnet wegen ihrer Funktion im ausgehärteten Zustand) über das
fixierende Laminiermittel bis zu einer Tiefe L3, wie in
D. Als viertes wird das Herstellen eines Dichtungs-Laminiermittels dargestellt.D. The fourth is manufacturing of a seal laminate.
Das fertige Kopfelement wird vorzugsweise mit
einer an der Peripherie angeordneten Dichtung in eine Permeatwanne
Bei einer weiteren Ausführungsform
werden die Sammelleitungen einstückig
mit einem Kopfelement ausgebildet, um zu verhindern, dass die Wanne an
dem Kopfelement mit einer Dichtungseinrichtung befestigt wird und
eine oder mehrere Gasverteilleitungen nach dem Bilden des Strangs
an einer optimalen Stelle nahe dem Basisteil der Strangfasern positioniert
wird.
Zwei Luftsammelleitungen
Die Strangfasern für das obere Kopfelement des Strangs sind analog zu der oben beschriebene Weise in eine ähnliche Permeatwanne eingegossen, um ein fertiges Kopfelement zu bilden, mit der Ausnahme, dass keine Luftsammelrohre eingesetzt werden.The strand fibers for the upper Head elements of the strand are analogous to the way described above in a similar one Poured permeate pan to form a finished head element with the exception that no air collection tubes are used.
Die Seitenwände
Es ist offensichtlich, dass das wesentliche Merkmal
des oben beschriebenen Eingießverfahrens darin
besteht, dass ein flüchtiges
Laminiermittel gebildet wird, in das die Öffnungen der Anschlussbereiche
der Fasern eingebettet werden, bevor die an sie angrenzenden Zwischenbereichen
Das flüchtige Material ist inert sowohl relativ zu dem Fasermaterial als auch zu dem endgültigen Gießmaterial, und das flüchtige Material und das Fixier-Material sind jeweils in dem anderen Material unlöslich. Vorzugsweise bildet das flüchtige Material einen Feststoff mit im wesentlichen glatter Fläche, ein kritischer Faktor ist jedoch, dass das flüchtige Material mindestens teilweise ausgehärtet sein muss, und zwar in ausreichendem Maße, dass die Form des Kopfelements beibehalten wird, und dass das Material ein Feststoff oberhalb der Temperatur bleibt, bei der das Fixiermaterial in die Kopfelementform eingetragen wird. Das flüchtige Laminiermittel ist im wesentlichen inert und in dem endgültigen Gießmaterial unlöslich, so dass das flüchtige Laminiermittel lösbar an dem fixierenden Laminiermittel haftet.The volatile material is inert both relative to the fiber material as well as the final casting material, and the fleeting Material and the fixing material are insoluble in the other material. Preferably forms the fleeting Material a solid with an essentially smooth surface, a critical one However, the factor is that the volatile Material must be at least partially cured, namely in sufficient measure, that the shape of the head element is maintained and that the material a solid remains above the temperature at which the fixing material is entered in the header form. The volatile laminating agent is in the essentially inert and insoluble in the final casting material, so that the fleeting Removable laminating agent the fixing laminate adheres.
Das aus der Form genommene Kopfelement wird entweder erwärmt, oder es wird das Lösungsmittel extrahiert, um das flüchtige Laminiermittel zu entfernen. Typischerweise wird das Fixiermaterial bei einer ersten Aushärttemperatur zu einer festen Masse ausgehärtet, wobei die Temperatur nicht höher ist als der Schmelzpunkt oder Tg des flüchtigen Laminiermittels, vorzugsweise bei einer Temperatur unter ungefähr 60 °C; der Feststoff wird dann bei einer Temperatur nachgehärtet, die hoch genug ist, um das flüchtige Material zu schmelzen, jedoch nicht so hoch, dass das Aushärten des Fixiermaterials oder die Fasereigenschaften beeinträchtigt werden. Das flüchtige Material wird wie nachstehend beschrieben entfernt, wobei das Entfernverfahren von dem flüchtigen Material und der Aushärttemperatur des endgültigen Gießmaterials abhängt.The head element taken out of shape becomes either warmed or it becomes the solvent extracted to the volatile To remove laminating agents. Typically the fixing material at a first curing temperature hardened to a solid mass, being the temperature not higher is preferred as the melting point or Tg of the volatile laminating agent at a temperature below about 60 ° C; the Solid is then post-cured at a temperature high enough to the fleeting Melt material, but not so high that the hardening of the Fixing material or the fiber properties are impaired. The fleeting Material is removed as described below using the removal procedure from the fleeting Material and the curing temperature the final casting material depends.
Gemäß
Die Auffangwanne
Permeat strömt von den offenen Enden der Fasern
in das Basisteil
In
Da sich die Faserlänge während des
Betriebs normalerweise verändert,
wobei der Umfang der Veränderung
von der speziellen Faserzusammensetzung abhängt, und der Abstand zwischen
den oberen und unteren Kopfelementen kritisch ist, ist es wünschenswert,
die Kopfelemente derart zu montieren, dass eines in vertikaler Richtung
relativ zu dem anderen einstellbar ist, wie durch Pfeil V angezeigt. Dies
erfolgt durch Anbringen der Wanne
Die Faserdichte in einem Kopfelement
wird vorzugsweise so gewählt,
dass der maximale Membranflächenbereich
pro Volumeneinheit des Substrats ohne Beeinträchtigung der Zirkulation des
Substrats durch den Strang erreicht wird. Eine Gasverteileinrichtung
Der vertikale Strang wird in ein Substrat eingesetzt, um ein im wesentlichen vertikales Profil anzunehmen, er weist jedoch keine strukturelle Form auf. Die Form, die er aufweist, verändert sich kontinuierlich, wobei der Grad der Veränderung von der Flexibilität der Fasern, ihrer Länge, den Gesamtabmessungen des Strangs und dem Bewegungsgrad ab, der den Fasern von dem Substrat sowie dem sauerstoffhaltigen Gas von der Gasverteileinrichtung verliehen wird.The vertical strand becomes one Substrate used to assume a substantially vertical profile, however, it has no structural shape. The shape it has changed itself continuously, the degree of change depending on the flexibility of the fibers, their length, the overall dimensions of the strand and the degree of movement the fibers from the substrate and the oxygen-containing gas from the gas distribution device is awarded.
Die in dieser perspektivischen Ansicht
gezeigten Strangfasern (von denen aus Gründen der Klarheit nur ein Array
gezeigt ist) haben die Form eines langgestreckten rechteckigen Parallelepipeds, dessen
Seiten aufgrund der willkürlichen
Verschiebung der Fasern von einer Seite zur anderen bei deren Hin-
und Herbewegung unregelmäßig geformt sind,
wenn es in ein Substrat eingetaucht ist. Eine langgestreckte rechteckige
Parallelepiped-Form wird bevorzugt, da sie ein dichtes Packen von
Fasern und dennoch ein ausgezeichnetes Waschen der Faserflächen mit
Blasen ermöglicht.
Bei dieser Form kann ein Strang mit 10 bis 50 Faser-Arrays über die
Breite 'w' in Längsrichtung
der Kopfelemente
Somit werden, wenn ungefähr 100 Fasern nahe
beieinanderliegend entlang der Länge
'l' in Querrichtung eines Arrays angeordnet sind und 25 Arrays in
einem Strang in einem Kopfelement mit einer Breite 'w' in Querrichtung
vorgesehen sind, die einander gegenüberliegenden Anschlussendbereiche
von 2500 Fasern in die Kopfelemente
Generell wird das Permeat sowohl
von den oberen als auch von den unteren Kopfelementen entnommen,
bis sich der Strom auf einen so niedrigen Pegel reduziert, dass
ein Rückspülen der
Fasern erforderlich wird. Die Stränge können durch Einleiten eines
Rückspülfluids
durch die obere Permeat-Auffangsammelleitung
Bei Einsetzen in ein Substrat mit schwebenden und gelösten organischen und anorganischen Partikeln bleiben die meisten organischen Polymere in vertikaler Position schwimmfähig. Die Fasern in dem Strang schwimmen in dem Substrat, wobei die Faserenden in den Kopfelementen verankert sind. Dies erfolgt deshalb, weil (i) das Permeat im wesentlichen reines Wasser mit einem kleinerer spezifischen Gewicht als das des Substrats ist und die meisten Polymere, aus denen die Fasern hergestellt sind, ebenfalls ein spezifisches Gewicht von weniger als 1 aufweisen, und (ii) die Fasern von Blasen, mit denen sie in Kon takt stehen, schwimmend gehalten werden. Fasern aus Keramik oder Glasfasern sind schwerer als Wasser.When inserted into a substrate with floating and loosened organic and inorganic particles remain most organic Polymers float in a vertical position. The fibers in the strand float in the substrate with the fiber ends in the headers are anchored. This is because (i) the permeate is essentially pure water with a smaller specific weight than that of Substrate and most of the polymers from which the fibers are made also have a specific gravity of less than 1, and (ii) the fibers of bubbles with which they are in contact, to be kept floating. Ceramic or glass fibers are heavier than water.
Benachbart zu den Strängen verläuft eine Luftverteil-Sammelleitung
Der Typ der Gas- (Luft-) Sammelleitung
ist nicht kritisch, vorausgesetzt, dass sie Blasen in einem bevorzugten
Größenbereich
von ungefähr
1 mm bis 25 mm liefert, und zwar gemessen in einem Abstand von 1
cm bis 50 cm von den Durchgängen
entfernt, in denen sie erzeugt werden. Falls gewünscht, kann jeder Bereich
Die Luft kann kontinuierlich oder intermittierend erzeugt werden, wobei bessere Ergebnisse generell mit einem kontinuierlichen Luftstrom erzielt werden. Die Menge an erzeugter Luft hängt von der Art des Substrats, den Anforde rungen hinsichtlich der Art von Mikroorganismen und der Einsteckbarkeit der Faserflächen ab.The air can be continuous or are generated intermittently, with better results in general can be achieved with a continuous flow of air. The amount of generated air hangs on the type of substrate, the requirements regarding the type on microorganisms and the ability to insert the fiber surfaces.
Jede Gruppe
Wie oben beschrieben, sind die Kopfelemente
Bei dem dargestellten optimalen Durchfuhrmodus
ist jedes obere Kopfelement mit starren PVC-Rohrnippeln versehen,
die mittels Fittings, wie z. B. L-förmi gen und T-förmigen Elementen,
mit den oberen Leitungen
Die Faserlänge (zwischen den Kopfelementen) in einem Strang wird im wesentlichen derart gewählt, dass eine effiziente Verwendung einer ökonomischen Luftmenge erreicht wird, um einen optimalen Strom über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten. Weitere zu berücksichtigende Faktoren sind unter anderem die Tiefe des Tanks, in den die Gruppe eingesetzt werden soll, die Positionierung der Flüssigkeits- und Luftsammelleitungen und das Konvektionsmuster in dem Tank.The fiber length (between the head elements) in a strand is essentially chosen so that efficient use an economic one Air volume is achieved to achieve an optimal flow over a long period of time. More to consider Factors include the depth of the tank in which the group is deployed the positioning of the liquid and air manifolds and the convection pattern in the tank.
Das fertige obere Kopfelement
Die Strangfasern
Ein Detail eines Einblasrohrs
Gemäß
Gemäß
Auf analoge Weise wird ein oberes
Kopfelement
Wie dargestellt, kann Permeat durch
das Permeatrohr
Das obere Ende
Bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird ein Bioreaktor mit mehreren Gruppen von Strängen nachgerüstet, die
schematisch in der Seitenansicht in
Eine Gruppe
Es ist offensichtlicht, dass, wenn sich der Tank auf Bodenniveau befindet, die Flüssigkeits-Druckhöhe zum Erzeugen der gewünschten Flüssigkeits-Druckhöhe allein unter Einwirkung der Schwerkraft unzureichend ist. Ohne einen adäquaten Siphon-Effekt kann eine Zentrifugalpumpe zum Erzeugen der erforderlichen Saugwirkung verwendet werden. Eine solche Pumpe sollte über einen kurzen Zeitraum trocken laufen können und auf der Saugseite ein Vakuum von 25,5 cm (10") – 51 cm (20") WS oder -35 kPa (-5 psi) bis -70 kPa (-10 psi) aufrechterhalten können. Beispiele für solche Pumpen mit einer Leistung von 18,9 l/Min. (5 gpm) @ 15" WS sind (i) Zentrifugalpumpen mit flexiblem Laufrad, z. B. Jabsco® #30510-2003; (ii) luftbetriebene Membranpumpen, z. B. Wilden® M2; (iii) Pumpen mit progressivem Hohlraum, z. B. Ramoy® 3561; und (iv) Schlauchpumpen, z. B. Waukeshap SP25.It is apparent that when the tank is at ground level, the liquid head is insufficient to produce the desired liquid head under the force of gravity alone. Without an adequate siphon effect, a centrifugal pump can be used to generate the required suction. Such a pump should be able to run dry for a short period of time and a vacuum of 25.5 cm (10 ") - 51 cm (20") AC or -35 kPa (-5 psi) to -70 kPa (-10 psi) can maintain. Examples of such pumps with an output of 18.9 l / min. (5 gpm) @ 15 "WS are (i) centrifugal pumps with flexible impellers, e.g. Jabsco ® # 30510-2003; (ii) air-driven diaphragm pumps, e.g. Wilden ® M2; (iii) pumps with progressive cavity, e.g. Ramoy ® 3561; and (iv) peristaltic pumps, e.g. Waukeshap SP25.
Beispiel 1example 1
Die Mikrofiltration eines aktivierten Schlamms bei 30 °C mit einer Konzentration von 25 g/l Gesamtschwebestoffanteil (2,5 % TSS) erfolgt mit einem Strang aus Polysulfonfasern in einem Pilotanlagentank. Die Fasern werden mit einer Strömungsrate von 12 CFM (0,34 m3/Min.) "luftgewaschen", wobei ein eingebauter Grobblasendiffusor Blasen mit einem Nenndurchmesser im Bereich von ungefähr 5 mm bis 25 mm erzeugt. Die Luft reicht nicht nur zum adäquaten Waschen, sondern auch für die Oxidationserfordernisse der Biomasse aus. Die Fasern haben einen AD von 1,7 mm, eine Wanddicke von ungefähr 0,5 mm und eine Oberflächenporosität im Bereich von ungefähr 20 % bis 40 % mit Poren mit einem Durchmesser von ungefähr 0,2 μm. Der Strang, der 1440 Fasern mit einem Flächenbereich von 12 m2 aufweist, ist an der Wand des Tanks befestigt, wobei der vertikale Abstand der Kopfelemente ungefähr um 1 % kleiner ist als die Länge einer Faser in dem Strang, vorausgesetzt die Faser ist im entspannten Zustand. Die einander gegenüberliegenden Enden der Fasern sind in obere bzw. untere Kopfelemente eingegossen, die jeweils ungefähr 41 cm lang und 10 cm breit sind. Das Fixiermaterial der Kopfelemente ist ein Epoxidharz mit einer Härte von ungefähr 70 Shore D mit zusätzlichen oberen und unteren Laminiermitteln aus weicherem Polyurethan (ungefähr 60 Shore A bzw. 30 Shore D) über und unter dem Laminiermittel aus Epoxidharz, und die Fasern sind in einer Tiefe eingegossen, die ausreicht, damit ihre offenen Enden von dem Boden des Kopfelements vorstehen. Der durchschnittliche Transmembran-Differentialdruck liegt bei ungefähr 34,5 kPa (5 psi). Permeat wird mit einer Pumpe, die eine Saugwirkung von ungefähr 34,5 kPa (5 psi) erzeugt, durch Leitungen entnommen, die mit der Auffangwanne jedes Kopfelements verbunden sind. Permeat wird mit einer Permeabilität von ungefähr 0,7 lm2h/kPa entnommen, was zu ungefähr 4,8 l/ Min. Permeat mit einer durchschnittlichen Trübung von < 0,8 NTU führt, bei der es sich um eine Trübung handelt, die mit bloßem Auge nicht zu sehen ist.The microfiltration of an activated sludge at 30 ° C with a concentration of 25 g / l total suspended matter (2.5% TSS) is carried out with a strand of polysulfone fibers in a pilot plant tank. The fibers are "air washed" at a flow rate of 12 CFM (0.34 m 3 / min), with a built-in coarse bubble diffuser producing bubbles with a nominal diameter in the range of approximately 5 mm to 25 mm. The air is not only sufficient for adequate washing, but also for the oxidation requirements of the biomass. The fibers have an OD of 1.7 mm, a wall thickness of approximately 0.5 mm and a surface porosity in the range from approximately 20% to 40% with pores with a diameter of approximately 0.2 μm. The strand, comprising 1440 fibers with a surface area of 12 m 2 , is attached to the wall of the tank, the vertical spacing of the head elements being approximately 1% smaller than the length of a fiber in the strand, provided the fiber is relaxed Status. The opposite ends of the fibers are cast into upper and lower head elements, each about 41 cm long and 10 cm wide. The fixation material of the headers is an epoxy resin with a hardness of approximately 70 Shore D with additional upper and lower laminators made of softer polyurethane (approximately 60 Shore A and 30 Shore D respectively) above and below the epoxy resin laminate, and the fibers are at a depth cast in sufficient that their open ends protrude from the bottom of the head member. The average transmembrane differential pressure is approximately 34.5 kPa (5 psi). Permeate is used with a pump that has a suction effect of un Dangerous 34.5 kPa (5 psi) generated by lines connected to the sump of each head element. Permeate is withdrawn at a permeability of approximately 0.7 lm 2 h / kPa, resulting in approximately 4.8 l / min of permeate with an average haze of <0.8 NTU, which is a haze that cannot be seen with the naked eye.
Beispiel 2Example 2
Vergleich der Operation eines vertikalen Strangs (ZW 72) bei unterschiedlichen Orientierungen Comparison of the operation of a vertical Strangs (ZW 72) with different orientations
Bei dem folgenden Vergleich sind drei Paare identischer Stränge mit gleichermaßen entspannten Fasern in unterschiedlicher Weise über Belüftungseinrichtungen in einem Bioreaktor positioniert (wie spezifiziert). Jedes Paar wird der gleichen von identischen Belüftungseinrichtungen zugeführten Luft ausgesetzt. Rechteckig, jedoch nicht quadratische Kopfelemente sind gewählt worden, mit denen bestimmt wird, ob es einen Unterschied zwischen zwei flachen horizontalen Orientierungen gibt, den es in einem horizontalen Strang mit zylindrischen Kopfelementen nicht geben würde. Ein Paar identischer rechteckiger Stränge jeweils mit Kopfelementen, die 41,66 cm (16,4 Inch) lang (x-Achse), 10,16 cm (4 Inch) breit (y-Achse) und 7,62 cm (3 Inch) hoch (z-Achse) sind, in die 1296 Zenon® MF200-Mikrofiltrationsfasern mit einem Nenn-Faserflächenbereich von 6,25 m2 eingegossen sind, wurde in drei verschiedenen Orientierungen in einem Bioreaktor zum Aufbereiten von Haushaltsabwässern getestet. Die verwendeten Fasern sind die gleichen wie bei dem oben beschriebenen Beispiel 1. Der Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Seiten der Kopfelemente beträgt 90 cm (35,4 Inch), das ist ungefähr 2 % weniger als die Länge jeder in diese Kopfelemente eingegossenen Faser.In the following comparison, three pairs of identical strands with equally relaxed fibers are positioned in different ways via aeration devices in a bioreactor (as specified). Each pair is exposed to the same air supplied by identical ventilation devices. Rectangular but not square headers have been chosen to determine whether there is a difference between two flat horizontal orientations that would not exist in a horizontal strand with cylindrical headers. A pair of identical rectangular strands each with headers 41.66 cm (16.4 inches) long (x-axis), 10.16 cm (4 inches) wide (y-axis) and 7.62 cm (3 inches) high (z-axis), into which 1296 Zenon ® MF200 microfiltration fibers with a nominal fiber area of 6.25 m 2 are cast, was tested in three different orientations in a bioreactor for the treatment of household waste water. The fibers used are the same as in Example 1 described above. The distance between opposite sides of the head members is 90 cm (35.4 inches), which is approximately 2% less than the length of each fiber cast into these head members.
Bei einem ersten Test wurden die zwei (ersten und zweiten) Stränge, die jeweils in der gleichen Richtung entlang der Längsachse verliefen, mit einer 2,5 cm (1 Inch) dicken Beabstandungseinrichtung zwischen den Kopfelementen seitlich gestapelt, wobei die Kopfelemente jedes Strangs eine horizontale flache Orientierung (einen Bereich von 41,66 cm × 7,62 cm) aufwiesen und in einem Abstand von 7,62 cm (3 Inch) über dem Boden, auf dem die Belüftungseinrichtungen in Form von drei nebeneinanderliegenden linearen Rohren mit 3 mm (0,125") großen Öffnungen angeordnet sind, positioniert sind. Der erste Strang, der direkt über den Belüftungseinrichtungen angeordnet ist, wird daher als "unterer Strang" bezeichnet.In a first test, the two (first and second) strands, each in the same direction along the longitudinal axis with a 2.5 cm (1 inch) spacer between the head elements stacked laterally, the head elements each Strands a horizontal flat orientation (a range of 41.66 cm x 7.62 cm) and 7.62 cm (3 inches) above the Floor on which the ventilation devices in the form of three adjacent 3 mm linear tubes (0.125 ") large openings are arranged, are positioned. The first strand that goes directly over the Ventilation devices arranged is therefore referred to as "lower strand".
Bei einem zweiten Test werden die gleichen ersten und zweiten Stränge jeweils um 90° um die Längs-, nämlich die x-Achse, gedreht und aneinander angrenzend nebeneinander platziert. Diese "horizontale 90°"-Orientierung (Bereich von 10,16 cm × 7,62 cm) ist so von den Belüftungseinrichtungen beabstandet wie beim vorangegangenen Test.In a second test, the same first and second strands each by 90 ° the longitudinal, namely the x-axis, rotated and placed next to each other next to each other. This "horizontal 90 °" orientation (area 10.16 cm x 7.62 cm) is from the ventilation devices spaced as in the previous test.
Bei einem dritten Test sind die ersten
und zweiten Stränge
nebeneinander in vertikalen Orientierungen platziert, wie in
Bei jedem Test werden die Fasern in jeder Orientierung mit einer identischen Luftmenge versorgt. Permeat wurde mit einer Pumpe mit einer erforderlichen Zulaufhöhe (NPSH) von 0,3 bar (10" Hg) entnommen. Die Bedingungen wurden konstant gehalten, bis beobachtet wurde, dass der für jeden Test erzielte Strom im wesentlichen konstant war, und dies war dann der Gleichgewichtswert. Nachdem dieser eingetreten war, wurde jeder Strang alle 5 Minuten 30 Sek. lang mit Permeat rückgepulst, um den Strom auf dem Gleichgewichtswert zu halten.With every test, the fibers supplied with an identical amount of air in every orientation. Permeate was pumped with a required inlet height (NPSH) of 0.3 bar (10 "Hg). The conditions became constant held until it was observed that the current achieved for each test was essentially constant and this was then the equilibrium value. After this occurred, each strand was checked every 5 minutes Pulsed back with permeate for 30 seconds, to keep the current at the equilibrium value.
Die Testbedingungen für jeden
der drei oben beschriebenen Durchläufe waren wie folgt:
Dadurch wird abschließend demonstriert, dass bei vertikaler Orientierung der Strangfasern der größte Gesamtstrom erzeugt wird.This finally demonstrates that with vertical orientation of the strand fibers the largest total current is produced.
Beispiel 3Example 3
Vergleich der Positionen der Belüftungseinrichtung innerhalb und außerhalb der Strangfasern:Comparison of the positions of the ventilation device within and outside of the strand fibers:
sBei diesem Test wird der Unterschied
in dem Strom in einem Bioreaktor für die Aufbereitung von Abwasser,
das mit Ethylenglykol verschmutzt ist, gemessen, wobei der Unterschied
davon abhängt, wie
ein einzelner zylindrischer vertikaler Strang (ZW 172) mit einem
Nenn-Flächenbereich
von 16 m2 mit 3,5 I/Min. (7,5 scfm) belüftet wird.
Der Strang wird, wie in
Bei einem ersten Test wird Luft in den Strang eingeleitet; bei einem zweiten Test wird Luft um die Peripherie des Strangs herum geführt. Wenn das Gleichgewicht erreicht ist, wird die Operation typischerweise durch in ausgewählten Zeitintervallen erfolgendes Rückpulsen des Strangs mit Permeat fortgeführt, wobei das Intervall davon abhängt, wie schnell die Fasern derart verschmutzen, dass der Strom wesentlich reduziert wird.In a first test, air is in initiated the strand; in a second test there is air around the periphery led around the strand. When the equilibrium is reached, surgery is typical through in selected Time intervals of back pulsing the strand continued with permeate, the interval depends on how quickly the fibers become so dirty that the electricity is essential is reduced.
Die Prozessbedingungen, die über die
Testzeitraum konstant gehalten wurden, waren wie folgt:
Bei externer Belüftung: Ein perforiertes flexibles Rohr mit Löchern mit einem Durchmesser von ungefähr 3 mm, die in einem Abstand von ungefähr 2,5 cm voneinander angeordnet waren, wurde um das Basisteil des Strangs ZW 72 gewickelt und derart orientiert, dass Luft in einer horizontalen Ebene ausgetragen wird, so dass Blasen von der Seite zwischen den Fasern in den Strang eintreten. Danach steigen die Blasen vertikal durch die Strangfasern auf. Der Austrag durch die Seite hilft dabei, die Löcher vor vorzeitigem Verstopfen zu schützen.With external ventilation: a perforated flexible Tube with holes with a diameter of approximately 3 mm, spaced approximately 2.5 cm apart was wound around the base part of the ZW 72 strand and oriented in such a way that air is discharged in a horizontal plane, so that Enter bubbles into the strand from the side between the fibers. Then the bubbles rise vertically through the strand fibers. The Discharge through the side helps keep the holes from clogging prematurely to protect.
Bei interner Belüftung: Die mittig angeordnete rohrförmige Halterung wurde als mittig angeordnetes Luftverteil-Sammelrohr zum Leiten von Luft in fünf 4"-Abschnitte eines 1/4"-Rohrs mit in 1"-Intervallen angeordneten 1/8"-Löchern verwendet, die an einem Ende mit einem Stopfen verschlossen sind und mit dem mittig angeordneten Rohr in offener Fluidverbindung stehen, wodurch ein speichenartiges Einblasrohr in der Faser an dem Basisteil gebildet wird. Die Anzahl von Löchern ist ungefähr gleich der Anzahl in der externen Belüftungseinrichtung, und die Strömungsrate der Luft ist die gleiche. Wie zuvor tritt Luft innerhalb des Strangs seitlich aus den Löchern aus, und die Luftblasen steigen innerhalb des Strangs vertikal nach oben und verlassen den Strang unterhalb des oberen Kopfelements.With internal ventilation: The one in the middle tubular Bracket was used as a central air distribution manifold Directing air into five 4 "sections a 1/4 "tube with 1/8" holes arranged at 1 "intervals, which at one end are closed with a stopper and with the one in the middle Pipe in open fluid connection, creating a spoke-like Injection tube is formed in the fiber on the base part. The number of holes it's about equal to the number in the external ventilation device, and the flow rate the air is the same. As before, air flows inside the strand sideways out of the holes off, and the air bubbles rise vertically within the strand above and leave the strand below the top header.
Beispiel 4 Example 4
Vergleich der Stränge, wobei einer hin und her bewegbare Fasern aufweist und der andere nicht:Comparison of the strands, one back and forth has movable fibers and the other one does not:
Der entspannte Zustand der Fasern
wird durch Verringern des Abstands zwischen den Kopfelementen eingestellt.
Die Fasern sind im wesentlichen dann nicht entspannt (die Fasern
sind gespannt), wenn die Kopfelemente in einem Abstand zueinander
angeordnet sind, der der Länge
einer Faser zwischen ihren einander gegenüberliegenden eingegossenen
Enden gleich ist. Ein einzelner Strang ZW 72 mit einem Nenn-Flächenbereich
von 6,7 m2 wird für jeden Test in einem Bioreaktor
zum Aufbereiten von mit Ethylenglykol verschmutztem Abwasser verwendet.
Eine Belüftung
wie in
Bei dem ersten Test sind die Kopfelemente vertikal voneinander beabstandet, so dass die Fasern gespannt sind und sich nicht hin in her bewegen können.In the first test, the header elements are vertical spaced from each other so that the fibers are taut and stretched can't move back and forth.
Bei dem zweiten Test wurden die Kopfelemente einander um 2 cm angenähert, wodurch ein Durchhang von 2,5 % in jeder Faser entstand, so dass sich die entspannten Fasern hin und her bewegen konnten.In the second test, the head elements approached each other by 2 cm, which resulted in a 2.5% sag in each fiber, so that the relaxed fibers could move back and forth.
Wie zuvor waren die Prozessbedingungen, die über den
Testzeitraum konstant gehalten wurden, wie folgt:
Beispiel 5Example 5
Filtration von Wasser mit einem vertikalen zylindrischen Strang zum Erhalt von geklärtem Wasser:Filtration of water with a vertical cylindrical strand for obtaining clarified water:
Es wird ein zylindrischer Strang,
wie in
- A. Filtration der Wasserfläche (Teich) mit 10 mg/l TSS: Ergebnis – Permeat mit 0,0 mg/l TSS und einer Trübung von 0,1 NTU wird mit einer Rate von 2000 Litern/Std. (LPH) entnommen. Eine "5 Log"-Reduzierung (Reduzierung der Originalkonzentration um fünf Größenordnungen) von Bakterien, Algen, Giardia und Kryptosporidium kann erreicht werden, so dass Trinkwasser erhalten wird.A. Filtration of the water surface (pond) with 10 mg / l TSS: Result - permeate with 0.0 mg / l TSS and a turbidity of 0.1 NTU is at a rate of 2000 liters / hour. (LPH) taken. A "5 log" reduction (reduction of the original concentration by five orders of magnitude) of bacteria, algae, giardia and cryptosporidium can be achieved so that drinking water is preserved.
- B. Filtration von Rohabwasser mit 100 mg/l TSS. Ergebnis – Permeat mit 0,0 mg/l festen Schwebestoffen und einer Trübung von 0,2 NTU wird mit einer Rate von 1000 LPH (Liter/Std.) entnommen. Mehrerer solcher Stränge können bei einer umfassenden Aufbereitung von industriellem Abwasser in einer Gruppe verwendet werden.B. Filtration of raw sewage with 100 mg / l TSS. Result - permeate with 0.0 mg / l solid suspended matter and a turbidity of 0.2 NTU with a Rate taken from 1000 LPH (liter / hour). Several such strands can comprehensive treatment of industrial wastewater in one Group can be used.
- C. Filtration einer Mineralsuspension mit 1000 mg/l TSS Eisenoxidpartikel: Ergebnis – Permeat mit 0,0 mg/l festen Schwebestoffen und einer Trübung von 0,1 NTU wird mit einer Rate von 3000 LPH (Liter/Std.) entnommen. Ein großer Strom wird mit Mineralpartikel enthaltendem industriellen Abwasser aufrechterhalten.C. Filtration of a mineral suspension with 1000 mg / l TSS iron oxide particles: Result - permeate with 0.0 mg / l solid suspended matter and a turbidity of 0.1 NTU with a Rate taken from 3000 LPH (liter / hour). A big stream is maintained with industrial waste water containing mineral particles.
- D. Filtration von Fermentationsbrühe mit 10.000 mg/l Bakterienzellen: Ergebnis – Permeat mit 0,0 mg/l festen Schwebestoffen und einer Trübung von 0,1 NTU wird mit einer Rate von 1000 LPH (Liter/Std.) entnommen. Die Brühe mit einer hohen Biomassenkonzentration wird zerstörungsfrei gefiltert, um das gewünschte Permeat zu erzeugen und lebende Zellen zur Wiederverwendung zu retten.D. Filtration of fermentation broth with 10,000 mg / l bacterial cells: Result - permeate with 0.0 mg / l solid suspended matter and a turbidity of 0.1 NTU with a Rate taken from 1000 LPH (liter / hour). The broth with a high biomass concentration becomes non-destructive filtered to the one you want Generate permeate and save living cells for reuse.
Beispiel 6Example 6
Ministrang für besondere Zwecke:Mini strand for special purposes:
Die folgenden Beispiele zeigen die Verwendung eines Ministrangs für typische spezifische Anwendungen, wie z. B. Filtration von (i) Rohabwasser zwecks Erhalts von feststofffreien Wasserproben für kolorimetrische Analysen, (ii) Oberflächenwasser zur Verwendung in einem Freizeitfahrzeug ("Camping-Fahrzeug) oder Wohnwagen oder (iii) Wasser aus einem kleinen Aquarium für Fische oder andere Meerestiere.The following examples show that Using a mini strand for typical specific applications such as B. Filtration of (i) raw sewage for the purpose Obtaining solids-free water samples for colorimetric analyzes, (ii) surface water for use in a recreational vehicle ("camping vehicle) or Caravan or (iii) water from a small fish tank or other marine animals.
Ein zylindrischer Ministrang wird
wie in
Die bei jeder Anwendung erzielten Ergebnisse (A) – (D) sind nachstehend aufgeführt: (i) Das Rohabwasser enthält 100 mg/l TSS; Permeat mit 0,0 mg/l TSS und einer Trübung von 0,2 NTU wird mit einer Rate von 0,1 LPH entnommen.The achieved with every application Results (A) - (D) are listed below: (i) The raw sewage contains 100 mg / l TSS; Permeate with 0.0 mg / l TSS and a turbidity of 0.2 NTU is withdrawn at a rate of 0.1 LPH.
(ii) Das entnommene Aquariumwasser enthält 20 mg/l TSS, einschließlich Algen, Bakterien, Pilzen und Fäkaliendendrit; Permeat mit 0,0 mg/l TSS und einer Trübung von 0,2 NTU wird mit einer Rate von 0,1 LPH entnommen.(ii) The removed aquarium water contains 20 mg / l TSS, inclusive Algae, bacteria, fungi and faecal endrite; Permeate with 0.0 mg / l TSS and a turbidity of 0.2 NTU is with a Rate taken from 0.1 LPH.
(iii) Das entnommene Teichwasser enthält 10 mg/l TSS; Permeat mit 0,0 mg/l TSS und einer Trübung von 0,2 NTU wird mit einer Rate von 0,1 LPH entnommen.(iii) The extracted pond water contains 10 mg / l TSS; Permeate with 0.0 mg / l TSS and a turbidity of 0.2 NTU is withdrawn at a rate of 0.1 LPH.
GLOSSARGLOSSARY
Das folgende Glossar gibt die Ausdrücke in ungefährer Reihenfolge, in der sie in der Beschreibung verwendet werden an, um ihre Bedeutung in dem Zusammenhang, in dem sie verwendet werden, zu definieren.
- "Array"
- – mehrere im wesentlichen vertikale Fasern von im wesentlichen gleicher Länge, wobei die einen Enden der Fasern nahe beieinander liegen, und zwar entweder linear in Querrichtung (hier die y-Achse), um mindestens eine Reihe und typischerweise mehrere Reihen äquidistanter Fasern zu bilden. Weniger bevorzugt ist eine Vielzahl von Fasern, die in einem willkürlichen Muster beabstandet angeordnet sind. Die einander gegenüberliegenden Enden der Fasern sind in einander gegenüberliegenden Kopfelementen abgedichtet, so dass das Substrat Permeat, das sich in einer Permeat-Auffangeinrichtung befindet, in welcher die Kopfelemente an der Peripherie abgedichtet sind, nicht verschmutzt.
- "Bündel"
- – mehrere Elemente, die zusammengehalten werden, z. B. mehrere Arrays, bei denen es sich um einen Stapel planarer Arrays oder bogenförmiger oder kreisförmiger Arrays oder eine aufgerollte Spirale handelt.
- "Gruppe"
- – wird der Kürze halber verwendet, um eine Gruppe von Strängen zu bezeichnen; in der Gruppe ist eine Reihe (oder andere Konfiguration) unterer Kopfelemente direkt unterhalb einer Reihe oberer Kopfelemente angeordnet.
- "Zylindrischer Strang"
- – ein vertikaler Strang, bei dem die Permeat-Auffangeinrichtung eine zylindrische Konfiguration aufweist.
- "Tank,der auf einer Seite geschlossen ist"
- – Tank oder Bioreaktor, aus dem keine andere Flüssigkeit als Permeat entnommen wird.
- "Fasern"
- – der Kürze halber verwendet, um Hohlfasermembranen zu bezeichnen.
- "Strom"
- – Strömungseinheit (Liter/Std.) durch eine Membran mit einer Flächenbereichseinheit (Meter2), der Strom ist in Lm2h oder LMH angegeben.
- "Flüchtiges Material"
- – Material, das entweder (i) in einem Medium löslich ist, in dem die Fasern und das Fixiermaterial nicht löslich sind, oder (ii) dadurch fluidisierbar ist, dass es einen Schmelzpunkt hat (wenn das Material kristallin ist), der unter demjenigen liegt, bei dem die Fasern oder das Fixiermaterial beschädigt werden könnten; oder das Material hat eine Glasübergangstemperatur Tg (wenn das Material nicht kristallin ist), die unterhalb derjenigen liegt, bei der die Fasern oder das Material/die Materialien, die das nichtflüchtige Kopfelement bilden, beschädigt würden; oder (iii) sowohl löslich als auch fluidisierbar ist.
- "Kopfelement"
- – fester Körper, in dem einer der Anschlussendbereiche jeder Vielzahl von Fasern in dem Strang abdichtend befestigt ist, um zu verhindern, dass das Substrat das Permeat in den Lumen der Fasern verschmutzt. Der Körper mit beliebigen Abmessungen ist aus einem Natur- oder Kunstharzmaterial gefertigt (thermoplastisch oder wärmehärtbar).
- "Einstückig ausgebildetes Kopfelement"
- – Kombination aus Kopfelement und Permeat-Auffangeinrichtung, bei der das Kopfelement an der Peripherie fluiddicht mit der Permeat-Auffangeinrichtung verbunden ist.
- "Einstückig ausgebildeter Einzelstrang"
- – ein Strang in einem einstückig ausgebildeten fertigen Kopfelement ist in der Permeatwanne oder Endkappe ausgebildet, wobei das Kopfelement darin abgedichtet wird.
- "Ministrang"
- – selbständige gasgewaschene Anordnung eines Strangs mit einem Flächenbereich von weniger als ungefähr 5 m2 in Kombination mit einem einstückig damit ausgebildeten Gasgebläse und einer einstückig damit ausgebildeten Permeatpumpe.
- "Mehrkomponenten-Flüssigprodukt"
- – zu klärende oder konzentrierende Fruchtsäfte; Abwasser oder partikelhaltiges Wasser; proteinhaltige flüssige Molkereiprodukt, wie z. B. Käsewasser oder ähnliches.
- "Nichtvakuumpumpe"
- – erzeugt eine erforderliche saugseitige Druckdifferenz oder eine erforderliche Zulaufhöhe (NPSH), die ausreicht, um den unter Betriebsbedingungen erzeugten Transmembran-Differentialdruck bereitzustellen; sie kann eine Zentrifugal-, Rotations-, Querstrom- oder Durchflusspumpe oder ein anderer Pumpentyp sein.
- "Permeabilität"
- – Strom pro Druckeinheit, Lm2h/kPa; manchmal als spezifischer Strom bezeichnet.
- "Permeat-Auffangeinrichtung"
- – Auffangbehälter unter einem Kopfelement, in dem sich Permeat ansammelt.
- "Ring-Kopfelement"
- – Kopfelement mit zylindrischer Form.
- "Rechteckiger
- Strang" – vertikaler Strang, bei dem die Permeat-Auffangeinrichtung die Konfiguration eines rechteckigen Parallelepipeds aufweist.
- "Strang"
- – der Kürze halber verwendet, um entweder einen zylindrischen Strang oder einen vertikalen Strang oder beides mit mehreren Arrays zu bezeichnen, die in einander gegenüberliegende Kopfelemente eingegossen sind, wobei die Fasern eine kritisch definierte Länge relativ zu dem vertikalen Abstand zwischen den Kopfelementen des Strangs aufweisen. Die definierte Länge begrenzt die Bewegung der Fasern von einer Seite zur anderen in dem Substrat, in das sie eingesetzt sind, außer in der Nähe der Kopfelemente, in der nur eine vernachlässigbare Bewegung erfolgt.
- "Strangfasern"
- – Fasern, die den zylindrischen Strang bilden.
- "Vertikaler
- Strang" – integrierte Kombination aus Strukturelementen mit (i) einer Vielzahl von vertikalen Fasern von im wesentlichen gleicher Länge; (ii) zwei Kopfelementen, in die jeweils die einander gegenüberliegenden Anschlussbereiche der Fasern derart eingegossen sind, dass ihre Enden offen bleiben; und (iii) einer Permeat-Auffangeinrichtung, die an der Peripherie in fluiddichtem Eingriff mit jedem Kopfelement gehalten wird, um Permeat von den Enden der Fasern aufzufangen.
- "Substrat"
- – Mehrkomponenten-Flüssigprodukt.
- "Partikel"
- – filtrierbares Material mit einer Größe im Mikronbereich (von 1 bis ungefähr 44 μm) und Submikronbereich (von ungefähr 0,1 μm bis 1 μm), das nicht nur anorganische Partikel enthält, sondern auch tote und lebende biologisch aktive Mikroorganismen, Kolloiddispersionen, Lösungen aus großen organischen Molekülen, wie z. B. Fulvosäure und Huminsäure, und Ölemulsionen.
- "Eingeschränkt
- hin und her bewegbar" – das Ausmaß, in dem sich Fasern in einer beschränkten Zone hin und her bewegen können, wobei das Ausmaß von der freien Länge der Fasern relativ zu den in festem Abstand zueinander angeordneten Kopfelementen und der Turbulenz des Substrats bestimmt wird.
- "Array-Stapel"
- – mehrere Reihen von Arrays, die dicht gepackt sind, um nach dem Eingießen einen Strang zu bilden.
- "Im
- wesentlichen konzentrisch" – beschreibt die Konfiguration, bei der einzelne Fasern entweder vertikal und beabstandet entlang dem Umfang eines um die vertikale Mittelachse gezogenen Kreises angeordnet sind, oder spiralförmig angeordnete aufeinanderfolgende Faserschichten, die typischerweise in der x y-Ebene nahe beieinander liegen und nicht nur von der Mittelachse aus radial nach außen verlaufen, sondern auch entlang der Spirale in dieser Ebene, so dass sie in immer größer werdenden radialen Abständen zu der Mittelachse konzentrisch verteilt erscheinen.
- "Transmembran-Differentialdruck"
- – Druckdifferenz über eine Membranwand, die von den Prozessbedingungen hervorgerufen wird, unter denen die Membran arbeitet.
- "Nicht
- gehalten" – nicht gehalten, mit Ausnahme der Beabstandungseinrichtung zum Beabstanden der Kopfelemente.
- "Vakuumpumpe"
- – kann eine Ansaughöhe von mindestens 75 cm Hg erzeugen.
- "Beschränkungszone"
- (oder "Blasenzone") – eine Zone, durch die Blasen entlang den Außenflächen der Fasern nach oben steigen. Die Blasenzone wiederum wird von einer oder mehreren Säulen aus vertikal nach oben steigenden Blasen bestimmt, die nahe dem Basisteil eines Strangs erzeugt werden.
- "Array"
- A plurality of substantially vertical fibers of substantially the same length, the one ends of the fibers being close together, either linearly in the transverse direction (here the y-axis) to form at least one row and typically several rows of equidistant fibers. Less preferred is a plurality of fibers spaced in an arbitrary pattern. The opposite ends of the fibers are sealed in opposite head elements so that the substrate permeate, which is located in a permeate collecting device in which the head elements are sealed at the periphery, does not become dirty.
- "Bunch"
- - several elements that are held together, e.g. B. multiple arrays, which are a stack of planar arrays or arc-shaped or circular arrays or a rolled-up spiral.
- "Group"
- - is used for brevity to designate a group of strands; in the group, a row (or other configuration) of lower headers is located directly below a row of upper headers.
- "Cylindrical strand"
- - A vertical strand in which the permeate collector has a cylindrical configuration.
- "Tank that is closed on one side"
- - Tank or bioreactor from which no liquid other than permeate is removed.
- "Fibers"
- - used for brevity to refer to hollow fiber membranes.
- "Electricity"
- - Flow unit (liters / hour) through a membrane with a surface area unit (meter 2 ), the current is given in Lm 2 h or LMH.
- "Volatile material"
- Material which is either (i) soluble in a medium in which the fibers and the fixing material are not soluble, or (ii) fluidizable by having a melting point (if the material is crystalline) which is lower than that , which could damage the fibers or the fixing material; or the material has a glass transition temperature Tg (if the material is not crystalline) which is below that at which the fibers or the material (s) forming the non-volatile head element would be damaged; or (iii) is both soluble and fluidizable.
- "Header"
- Solid body in which one of the terminal end portions of each plurality of fibers in the strand is sealed to prevent the substrate from contaminating the permeate in the lumens of the fibers. The body with any dimensions is made of a natural or synthetic resin material (thermoplastic or thermosetting).
- "One-piece head element"
- - Combination of head element and permeate collecting device, in which the head element is fluid-tightly connected to the permeate collecting device at the periphery.
- "Single-strand single strand"
- - A strand in a one-piece finished head element is formed in the permeate trough or end cap, the head element being sealed therein.
- "Mini-skein"
- - Independent gas-washed arrangement of a strand with an area of less than approximately 5 m2 in combination with a gas blower formed in one piece and a permeate pump formed in one piece with it.
- "Multicomponent liquid product"
- - fruit juices to be clarified or concentrated; Waste water or water containing particles; protein-containing liquid dairy product, such as. B. cheese water or the like.
- "Not vacuum pump"
- - generates a required suction-side pressure difference or a required inlet height (NPSH) which is sufficient to provide the transmembrane differential pressure generated under operating conditions; it can be a centrifugal, rotary, cross-flow or flow pump or another type of pump.
- "Permeability"
- - Current per pressure unit, Lm 2 h / kPa; sometimes referred to as a specific stream.
- "Permeate collection means"
- - Collection container under a head element in which permeate accumulates.
- "Ring header"
- - Head element with a cylindrical shape.
- "Rectangle
- Strand "- vertical strand in which the permeate collector has the configuration of a rectangular parallelepiped.
- "Strand"
- - For brevity, used to refer to either a cylindrical strand or a vertical strand, or both, with multiple arrays molded into opposing headers, the fibers being of a critically defined length relative to the vertical distance between the headers of the strand. The defined length limits the movement of the fibers from side to side in the substrate in which they are inserted, except in the vicinity of the head elements, in which there is only negligible movement.
- "Skein fibers"
- - Fibers that form the cylindrical strand.
- "Vertical
- Strand "- integrated combination of structural elements with (i) a plurality of vertical fibers of essentially the same length; (ii) two head elements, into each of which the opposite connection regions of the fibers are cast in such a way that their ends remain open; and (iii a permeate collector that is held in fluid-tight engagement with each head member at the periphery to collect permeate from the ends of the fibers.
- "Substrate"
- - Multi-component liquid product.
- "Particle"
- - Filterable material with a size in the micron range (from 1 to approximately 44 μm) and submicron range (from approximately 0.1 μm to 1 μm), which not only contains inorganic particles, but also dead and living biologically active microorganisms, colloid dispersions, solutions large organic molecules such as B. fulvic acid and humic acid, and oil emulsions.
- "Limited
- reciprocable "- the extent to which fibers can reciprocate in a restricted zone, the extent being determined by the free length of the fibers relative to the spaced head elements and the turbulence of the substrate.
- "Array stack"
- - several rows of arrays, tightly packed to form a strand after pouring.
- "In the
- essentially concentric "- describes the configuration in which individual fibers are either arranged vertically and spaced along the circumference of a circle drawn around the vertical central axis, or spirally arranged successive fiber layers, which are typically close to each other in the xy plane and not only from extend radially outward from the central axis, but also along the spiral in this plane, so that they appear concentrically distributed at ever increasing radial distances from the central axis.
- "Transmembrane pressure differential"
- - Pressure difference across a membrane wall, which is caused by the process conditions under which the membrane works.
- "Not
- held "- not held, with the exception of the spacing device for spacing the head elements.
- "Vacuum pump"
- - can generate a suction height of at least 75 cm Hg.
- "Restriction Zone"
- (or "bubble zone") - a zone through which bubbles rise up along the outer surfaces of the fibers. The bubble zone, in turn, is defined by one or more columns of vertically rising bubbles created near the base of a strand.
Claims (23)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US514119 | 1990-04-25 | ||
US08/514,119 US5639373A (en) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | Vertical skein of hollow fiber membranes and method of maintaining clean fiber surfaces while filtering a substrate to withdraw a permeate |
US690045 | 1996-07-31 | ||
US08/690,045 US5783083A (en) | 1995-08-11 | 1996-07-31 | Vertical cylindrical skein of hollow fiber membranes and method of maintaining clean fiber surfaces |
EP02013232A EP1252921B1 (en) | 1995-08-11 | 1996-08-08 | Apparatus for withdrawing permeate from a multicomponent liquid substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
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Family Applications (2)
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---|---|---|---|
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DE29624446U Expired - Lifetime DE29624446U1 (en) | 1995-08-11 | 1996-08-08 | Multi-component liquid micro-filtration apparatus with surface cleaning - has vertical skeins formed of a number of equal length hollow fibres each end held in headers where air discharged at skein base produces bubbles in quantity large enough to scrub the fibres. |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE29624447U Expired - Lifetime DE29624447U1 (en) | 1995-08-11 | 1996-08-08 | Multi-component liquid micro-filtration apparatus with surface cleaning - has vertical skeins formed of a number of equal length hollow fibres each end held in headers where air discharged at skein base produces bubbles in quantity large enough to scrub the fibres. |
Country Status (1)
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---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ304177B6 (en) * | 2012-10-17 | 2013-12-04 | Vysoké ucení technické v Brne | Device for making bundle of hollow fibers and method of making the same |
-
1996
- 1996-08-08 DE DE29624447U patent/DE29624447U1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-08 DE DE29624446U patent/DE29624446U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ304177B6 (en) * | 2012-10-17 | 2013-12-04 | Vysoké ucení technické v Brne | Device for making bundle of hollow fibers and method of making the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE29624447U1 (en) | 2004-01-08 |
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R207 | Utility model specification |
Effective date: 20040212 |
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R165 | Request for cancellation or ruling filed | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
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R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: GE WATER & PROCESS TECHNOLOGIES ZENON MEMBRANE, CA Free format text: FORMER OWNER: ZENON ENVIRONMENTAL INC., OAKVILLE, ONTARIO, CA Effective date: 20061017 |
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