DE29624474U1 - 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 PDF

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Abstract

A micro-filtration appts. has first and second headers vertically spaced apart at a fixed distance, the lower within the liq. substrate. Each header securely holds one end of a number of hollow fibre membranes each of equal length which is 0.1 to 5% greater than the length between the headers permitting restricted movement of the central fibre portion independent of the movement of another fibre which are subjected to transmembrane pressure differential in the range 0.1 to 50 psi. Also claimed are: (i) permeate collecting means sealing connected in fluid communication with permeate discharge face of each header and a means to withdraw the permeate; (ii) gas scrubbing assembly; (iii) process for maintaining the outer surfaces of the membranes free from build-up; (iv) method of forming a skein; and (v) a header having potted hollow fibre membranes.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranvorrichtung, die eine Verbesserung gegenüber einem rahmenlosen Array von hohlen Fasermembranen darstellt. Der im Titel verwendete 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) zwei Kopfelemente, 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 in der Hauptanmeldung verwendeten Ausdrücke sind in dem hierin enthaltenen Glossar zusammengefasst.The present invention relates to a membrane device that is an improvement over a frameless Representing array of hollow fiber membranes. The one used in the title Expression "vertical strand" (hereinafter the For brevity called "strand") focus in particular on an integrated combination of structural elements, including (i) a plurality of vertical fibers of substantially the same length; (Ii) two head elements, in the opposite connection areas the fibers are cast in to keep the ends open; and (iii) a permeate collector, those on the periphery in liquid-tight Engagement with each head element is kept to permeate from the Catch the ends of the fibers. Those used in the main filing expressions 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 US-Patent Nr. 5,248,424 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 U.S. Patent No. 5,248,424 in the novel configuration air that is close to the base part of a Strangs emerges 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"). Different than that in the '424 patent described system, the fibers run vertically in one strand and have no arcuate Configuration via a horizontal plane through the horizontal center line of a Head element. 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 Kopfelemente um einen Abstand, der kleiner ist als die Länge einer einzelnen Faser, voneinander beabstandet sind.The limited moving back and forth Fibers do not get tangled due to their defined length and do not abrade one another, as described in the '424 patent Array is likely. The one going from side to side Displacement of an intermediate area of each fiber within the "restriction zone" or "bubble zone" is restricted by the fiber length. The length defined here the fibers minimize (i) shear forces, if the top fibers are held in the top header, (ii) excessive rotation the top of the fibers and (iii) excessive wear between the fibers. Such a reciprocation of a fiber with a shift from one side to another is different from a vibration, that occurs when a fiber is tensioned, i.e. H. if the length of the cast fiber exposed to the substrate is not larger than the distance between the opposite sides of the Upper and lower head elements holding fibers. Such a vibration will according to the US patent No. 5,209,852 to Sunaoka et al in a splitting process and deposition of dense particles induced by bubbles. Different to for fibers that according to the im Process described in the '852 patent are held in the module with our new strand no tension in each fiber since the opposite Sides of the header elements by a distance that is 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 complete here listed. The relatively poor performance that Yamamoto et al achieved 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 1 hervor, die nachstehend genauer beschrieben wird und in der die grafischen Darstellungen Ergebnisse zeigen, die von Yamamoto et al und mit dem in dem Patent '424 beschriebenen Array sowie mit einem vertikalen Strang, bei dem die Kopfelemente rechteckig sind, erzielt worden sind, wobei bei allen drei Anordnungen identische Fasern unter im wesentlichen identischen Bedingungen verwendet wurden.Tests conducted on the Yamamoto et al device show that if the air is provided outside the string, the current will decrease much faster over a period of only 50 hours, confirming the results achieved by Yamamoto. This goes out 1 which is described in more detail below and in which the graphs show results achieved by Yamamoto et al and with the array described in the '424 patent and with a vertical strand in which the headers are rectangular, in which identical fibers were used under essentially identical conditions in all three arrangements.

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 Membrane 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 down-hanging fiber study by Yamamoto et al continued, and recent developments were described in an article entitled "Organic Stabilization and Nitrogen Removal in Membrane Separation Bioreactor for Domestic Wastewater Treatment" by C. Chiemchaisri et al Discussion at the Conference on Membrane Technology in Wastewater Management in Cape Town, South Africa, held on March 2-5, 1992 and also described in the '424 patent. The fibers were hung down and it was highly turbulent water in alternating directions electricity 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 has little or nothing helped the attachment of microorganisms to the substrate to inhibit.

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. 14 und 18 heben die horizontale Konfiguration hervor, in der das Array verwendet wird. Bezüglich des Bekämpfens des Aufbaus zeigt 13, wie die Fasern Mulden bilden würden, wenn das Array aus dem in Vibration zu versetzenden oder zu schüttelnden Behälter genommen würden. Ein dem Stand der Technik entsprechendes Modul ist in 16 dargestellt, in der beide Enden jeder Faser in ein zylindrisches Kopfelement eingegossen sind, wobei jede Faser eine Schlaufe bildet und die zur Schlaufe gebildeten Enden frei sind. Gemäß den in 17 aufgeführten Daten war die Verwendung des dem Stand der Technik entsprechenden zylindrischen Moduls, bei dem die zu Schlaufen gebildeten Enden frei in dem Substrat bewegbar waren, weniger effektiv als das in 1 gezeigte rahmenlose Array mit ausgebreiteten, zu Schlaufen gebildeten Fasern.It was later attempted in Yamamori et al. European Patent Application 0 598 909 A1 to avoid the problem of buildup on the fibers by "spreading the hollow fibers in the form of a flat sheet" (see page 4, lines 46-47), and so on gives no indication of how the fibers are held in a spread position when actually used. Furthermore, each array is held in a "structural element for enclosing and holding the fastener" (see page 3, line 42 and lines 51-52), which is contrary to the concept of a frameless array. 14 and 18 highlight the horizontal configuration in which the array is used. Regarding fighting construction shows 13 how the fibers would form troughs if the array were removed from the vibrating or shaking container. A module corresponding to the state of the art is in 16 shown, in which both ends of each fiber are cast into a cylindrical head element, each fiber forming a loop and the ends formed to the loop are free. According to the in 17 Data listed below was less effective than the use of the prior art cylindrical module in which the looped ends were free to move in the substrate 1 shown frameless array with spread fibers formed into loops.

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, paral lel 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") when they flowed 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.In a "gas-washed arrangement" with one strand and a gas distribution device, the strand fibers in each other spaced headers so that the fibers when they are inserted into the substrate, a substantially vertical one Accept profile in the substrate and in that of at least one 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 Freizeitzwecken 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.For commercial wastewater treatment of all kinds are the strands typically in the range of 30 m2 to 500 m2; in other specific Applications, such as B. in water treatment in one for leisure purposes used vehicle, an aquarium for aquatic animals or for manufacturing a solid-free sample of a fluid for analysis purposes a strand with a much smaller area from 0.1 m2 to 5 m2, which is referred to as an "independent mini-strand", with its own gas supply facility and permeate extraction pump educated.

Permeat kann nur von einer, normalerweise der oberen, 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. Vorzugsweise liefert das Luftrohr Luft zu einem Einblasrohr nahe dem Basisteil der Strangfasern und bildet gleichzeitig eine Beabstandungseinrichtung zum Positionieren und Beabstanden des unteren Kopfelements in dem erforderlichen Abstand zu dem oberen Kopfelement. Das Einblasrohr ist Teil einer Gasversorgungseinrichtung, die Reinigungsgas liefert.Permeate can only be taken from one, usually the upper, permeate collection device (trough or end cap), or for strands with a large surface area of more than 200 m2 from both (upper and lower) troughs or end caps. In the most preferred variant, air is blown from one in one of several configurations cast an air tube between strand fibers, depending on the configuration of the head element in the strand or the configuration of several head elements in a group of strands. Preferably, the air tube provides air to an injection tube near the base of the strand fibers and at the same time forms a spacer for positioning and spacing the lower header at the required distance from the upper header. The injection pipe is part of a gas supply device that supplies cleaning gas.

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 a bundle of hollow fiber membranes or "fibers" provided where the composite head element has a molded laminated body has any shape, which is an upper lamination of a "fixing" (casting) material has that with a lower lamination of 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 plugged in, which keeps the fibers close together be held substantially 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 lamination to cushion each fiber around its embedded outer circumference; and a "sealant" lamination as suitable sealing material on which the permeate collecting device can be grown.

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 for the head element Shape 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.

US-Patent Nr. 3,730,959 offenbart eine Kopfelement- und Permeatauffangeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die für Druckhüllensysteme nützlich ist und bei denen die Fasern abgedichtet durch ein Epoxidharz in einem Abschnitt aus einer Edelstahlröhre sind, der in eine längere Röhre durch einen Drucksitz eingebaut ist.U.S. Patent No. 3,730,959 a head element and permeate collection device according to the preamble of claim 1, which for Pressure hull systems useful and in which the fibers are sealed by an epoxy resin are a section of a stainless steel tube that goes through into a longer tube a pressure seat is installed.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Kopfelement- und Permeatauffangeinrichtung zu schaffen, die auf einfache Art herstellbar ist.It is the object of the invention to create a head element and permeate interception device that is simple to manufacture.

Diese Aufgabe wird durch eine Kopfelement- und Permeatauffangeinrichtung gemäß Schutzanspruch 1 gelöst.This task is accomplished by a head element and permeate interception device according to protection claim 1 solved.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Kopfelement- und Permeatauffangeinrichtung, die eingegossene Hohlfasermembranen enthält, wobei die Kopfelement- und Permeatauffangeinrichtung folgende Merkmale aufweist:The present invention provides a head element and permeate collection device, the cast Contains hollow fiber membranes, the head element and permeate interception device having the following features:

  • a) eine feste Masse aus einem Eingießmaterial, die eine erste Fläche aufweist;a) a solid mass made of a casting material, the first surface having;
  • b) eine Mehrzahl von Hohlfasermembranen, die in dem Eingießmaterial eingeschlossen sind; undb) a plurality of hollow fiber membranes in the molding material are included; and
  • c) Endabschnitte der Hohlfasermembranen, wobei die Endabschnitte benachbart zu offenen Enden der Membranen sind und von der ersten Fläche vorstehen, wobeic) end sections of the hollow fiber membranes, the end sections are adjacent to open ends of the membranes and from the first area project, whereby
  • d) die feste Masse aus Eingießmaterial sich zu der inneren Peripherie der Permeatauffangeinrichtung erstreckt und haftend an derselben befestigt ist, um eine Permeatauffangzone zu bilden; undd) the solid mass of casting material to the inner Periphery of the permeate catcher extends and adheres to the same is attached to form a permeate collection zone; and
  • e) die Endabschnitte mit offenem Ende der Hohlfasermembranen in die Permeatauffangzone vorstehen.e) the end sections with the open end of the hollow fiber membranes protrude into the permeate collection zone.

Vorzugsweise umfasst das Kopfelement das eine dämpfende Schicht, die die Fasern einbettet, wobei die dämpfende Schicht an dem Eingießmaterial haftet und dasselbe bedeckt. Die dämpfende Schicht hat vorzugsweise eine Härte in dem Bereich von Shore A 30 bis Shore D 45 aufweistThe head element preferably comprises the one dampening Layer that embeds the fibers, with the cushioning layer on the molding material sticks and covers the same. The damping layer preferably has a hardship in the range from Shore A 30 to Shore D 45

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. Es zeigen:The above and other objects and advantages of the invention are best understood from the following detailed description and the schematic representations of preferred embodiments of the invention in which the same reference numerals designate elements. Show it:

1 eine grafische Darstellung, in der die Veränderung des Stroms als Funktion der Zeit eingetragen ist, mit Darstellung dreier Kurven für drei Durchläufe mit drei unterschiedlichen Arrays, wobei in jedem Fall die gleiche Luftmenge, identische Membranen und der gleiche Membranflächenbereich verwendet wurden. Die von Yamamoto et al erzielten Ergebnisse sind als Kurve 2 (unter modifizierten Bedingungen, um fragliche Punkte hinsichtlich des angewandten Testverfahrens zu berücksichtigen, wie nachstehend erläutert) gezeigt; der mit der gasgewaschenen Anordnung aus dem Patent '424 erzielte Strom ist als Kurve 1 gezeigt; und der mit der erfindungsgemäßen gasgewaschenen Anordnung erzielte Strom ist als Kurve 3 gezeigt; 1 a graphical representation in which the change in current is plotted as a function of time, showing three curves for three runs with three different arrays, in each case using the same amount of air, identical membranes and the same membrane surface area. The results obtained by Yamamoto et al are as a curve 2 (under modified conditions to account for issues in question regarding the test procedure used, as explained below); the current achieved with the gas-washed arrangement of the '424 patent is as a curve 1 shown; and the current achieved with the gas-washed arrangement according to the invention is as a curve 3 shown;

2 eine perspektivische Explosionsansicht, in der eine Membranvorrichtung mit Strangfasern, die zwischen den Kopfelementen nicht gehalten und nicht miteinander verbunden sind, schematisch dargestellt ist, wobei die Faserenden in ein unteres Kopfelement eingegossen sind, das bei Betrieb der Vorrichtung gezeigt ist, mit einer Permeat-Auffangwanne und einer Permeat-Entnahmeleitung; 2 an exploded perspective view in which a membrane device with strand fibers, which are not held between the head elements and are not connected to one another, is shown schematically, the fiber ends being cast into a lower head element, which is shown during operation of the device, with a permeate collecting trough and a permeate extraction line;

2A eine vergrößerte Seitenansicht eines Ausschnitts einer Seitenwand einer Auffangwanne mit Darstellung des Profils einer Kopfelement-Festhaltestufe auf der Peripherie der Wanne; 2A an enlarged side view of a section of a side wall of a drip pan showing the profile of a head element retaining step on the periphery of the tub;

2B eine Unteransicht des Kopfelements mit Darstellung eines beliebigen Musters offener Enden, die von der hinteren Seite eines Kopfelements vorstehen, wenn Fasern eingegossen sind, nachdem sie vor dem Eingießen in Reihen gestapelt und miteinander verklebt worden sind; 2 B a bottom view of the head member showing any pattern of open ends protruding from the rear of a head member when fibers are poured in after being stacked in rows and glued together before pouring;

3 eine perspektivische Ansicht eines schematisch dargestellten Einzel-Arrays einer Reihe im wesentlichen koplanar angeordneter paralleler Fasern, die nahe ihren einander gegenüberliegenden Anschlussenden zwischen voneinander beabstandeten Karten befestigt sind. Typischerweise werden Mehrfach-Arrays zusammengebaut, bevor sie sequentiell eingegossen werden; 3 a perspective view of a schematically illustrated single array of a series of substantially coplanar parallel fibers which are attached near their mutually opposite terminal ends between spaced cards. Typically, multiple arrays are assembled before being sequentially cast;

4 eine Endansicht eines Stapels von aneinander festgeklemmten Arrays, wobei gezeigt ist, dass die einzelnen Fasern (nur die letzte Faser jedes linearen Arrays ist sichtbar, die übrigen Fasern in dem Array liegen unmittelbar hinter der letzten Faser) jedes Arrays durch die Dicke eines mit einem Kleber versehenen Streifens voneinander beabstandet sind, wenn der Stapel vertikal in die Gießflüssigkeit gehalten wird; 4 an end view of a stack of arrays clamped together, showing that the individual fibers (only the last fiber of each linear array is visible, the remaining fibers in the array are immediately behind the last fiber) of each array by the thickness of one with an adhesive provided strip are spaced from each other when the stack is held vertically in the casting liquid;

5 eine perspektivische Ansicht mit schematischer Darstellung eines Strangs mit seinem fertigen Kopfelement, seiner Permeat-Auffangwanne und Doppel-Luftrohren, die alle einstückig mit dem Strang ausgebildet sind, wobei die Doppel-Luftrohre eine einstückig ausgebildete, entlang einem Außenrand der Strangfasern in das Kopfelement eingegossene Luftverteilleitung versorgen; 5 a perspective view with a schematic representation of a strand with its finished head element, its permeate sump and double air tubes, which are all formed in one piece with the strand, the double air tubes being an integral air distribution line cast into the head element along an outer edge of the strand fibers supply;

6 eine Seitenansicht eines fertigen einstückig ausgebildeten Kopfelements mit Darstellung von Einzelheiten einer in das Substrat eingetauchten Permeat-Wanne, wobei die Wände des Kopfelements auf dem unteren Teil eines Behälters ruhen und mehrere Luftrohre einstückig ausgeformte, entlang jedem Außenrand der Strangfasern in das Kopfelement eingegossene Luftverteilleitung versorgen; 6 a side view of a finished one-piece head member showing details of a permeate tub immersed in the substrate, the head member walls resting on the lower part of a container and supplying a plurality of air tubes integrally molded air distribution conduit molded along each outer edge of the strand fibers;

7A eine perspektivische Ansicht mit schematischer Darstellung einer Luftsammelleitung, aus dem vertikale Luftrohre aufsteigen; 7A a perspective view with a schematic representation of an air manifold from which vertical air pipes rise;

7B eine perspektivische Ansicht mit schematischer Darstellung einer rohrförmigen Luftsammelleitung mit einem querverlaufenden perforierten Bereich, der durch einander gegenüberliegende Anschlussbereiche positioniert ist; 7B a perspective view with a schematic representation of a tubular air manifold with a transverse perforated area which is positioned by mutually opposite connection areas;

8 eine perspektivische Ansicht eines fertigen einstückig ausgebildeten Kopfelements mit mehreren in ein gemeinsames Kopfelement eingegossenen Strängen, welches in eine einstückig angeformte Permeat-Auffangeinrichtung eingeformt ist, von der Luftrohre zwischen benachbarten Strängen und entlang der Außenperipherie der äußeren Stränge vertikal von dem Kopfelement aufsteigen; 8th a perspective view of a finished integrally formed head element with a plurality of strands cast into a common head element, which is molded into an integrally molded permeate collecting device, from the air pipes between adjacent strands and along the outer periphery of the outer strands rise vertically from the head element;

9 einen nicht maßstabgetreuen Ausschnitt einer Gasverteileinrichtung, die Gas zwischen die Arrays in einem Kopfelement und wahlweise entlang den Seiten des unteren Kopfelements leitet; 9 an out-of-scale section of a gas distribution device that directs gas between the arrays in a header and optionally along the sides of the lower header;

10 eine perspektivische Ansicht mit schematischer Darstellung zweier Stränge in einer Gruppe, wobei die oberen Kopfelemente mit ihren Enden an der vertikalen Wand eines Tanks angebracht sind. Die Stränge bilden zusammen mit einer Gasverteileinrichtung eine "Gaswaschanordnung", die in das Substrat eingesetzt wird, wobei die Fasern im wesentlichen vertikal in dem Substrat hängen. Durch das Positionieren der Gaswascheinrichtung zwischen den unteren Kopfelementen (und wahlweise auf der Außenseite der Strangfasern) werden Massen (oder "Säulen") von Blasen erzeugt, die in gleicher Richtung wie die Fasern vertikal aufsteigen, wobei die Blasen die Außenflächen der Fasern waschen; 10 a perspective view with a schematic representation of two strands in a group, the upper head elements are attached with their ends to the vertical wall of a tank. The strands, together with a gas distribution device, form a "gas washing arrangement" which is inserted into the substrate, the fibers hanging essentially vertically in the substrate. By positioning the gas washer between the lower head members (and optionally on the outside of the strand fibers), masses (or "pillars") of bubbles are created that rise vertically in the same direction as the fibers, the bubbles washing the outer surfaces of the fibers;

11 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Waschanordnung mit Darstellung mehrerer Stränge (von denen nur zwei gezeigt sind), die in Reihe geschaltet sind, wobei eine Gasverteileinrichtung zwischen aufeinanderfolgenden Strängen angeordnet ist und wahlweise eine weitere Gasverteileinrichtung vor und hinter den ersten bzw. letzten Strängen vorgesehen ist; 11 a perspective view of another embodiment of the washing arrangement showing a plurality of strands (only two of which are shown) which are connected in series, a gas distribution device being arranged between successive strands and optionally a further gas distribution device being provided in front of and behind the first or last strands is;

12 eine Seitenansicht mit schematischer Darstellung einer Gruppe von Strängen, die an der Wand eines Bioreaktors angebracht sind, wobei sämtliche Rohrverbindungen außerhalb der Flüssigkeit liegen; 12 a side view with a schematic representation of a group of strands that are attached to the wall of a bioreactor, with all pipe connections are outside the liquid;

13 eine Draufsicht des in 12 gezeigten Bioreaktors, in der gezeigt ist, wie mehrere Gruppen von Strängen um den Umfang des Bioreaktors positioniert sein können, um eine große Permeat-Entnahmezone zu bilden, während im mittleren Bereich eine Klärzone aus Leitblechen gebildet ist; 13 a top view of the in 12 The bioreactor shown, in which it is shown how several groups of strands can be positioned around the periphery of the bioreactor to allow large permeate removal ne to form, while in the central area a clarification zone is formed from baffles;

14 einen Querschnitt mit schematischer Darstellung eines zylindrischen Strangs mit einstückig mit den Endkappen ausgebildeten oberen und unteren Kopfelementen, wobei jeweils ein Faser-Array direkt in ein fertiges Kopfelement eingegossen ist, das an seiner Peripherie gegen die Wand der Endkappe ohne Dichtung abgedichtet ist; 14 a cross section with a schematic representation of a cylindrical strand with integrally formed with the end caps upper and lower head elements, each having a fiber array is poured directly into a finished head element, which is sealed at its periphery against the wall of the end cap without a seal;

14A eine Unteransicht eines eingegossenen Arrays, das als Rolle in einer Fasereinsetzform gehalten wird, bevor das Ende der Rolle in einen Ring eingegossen wird, um ein einstöckiges Kopfelement zu bilden, in dem das Fasermuster spiralförmig ist; 14A a bottom view of a cast-in array held as a roll in a fiber insert mold before the end of the roll is cast in a ring to form a one-piece header in which the fiber pattern is spiral;

14B eine Unteransicht einer Folgen von eingegossenen zylindrischen Arrays, die als "Ring-Arrays" bezeichnet werden, da die Enden in starren zylindrischen Ringen befestigt sind, wobei die Arrays mit jedem nachfolgenden Ring-Array, das über das vorherige geschoben wird, verschachtelt sind. Diese verschachtelten Ringe werden dann in. einen Harzabdichtungsring eingegossen; 14B a bottom view of a series of cast cylindrical arrays called "ring arrays" since the ends are fixed in rigid cylindrical rings, the arrays being interleaved with each subsequent ring array that is slid over the previous one. These nested rings are then poured into a resin sealing ring;

14C eine Unteransicht einer Folge planarer Arrays, deren Breite so gewählt ist, dass sie strangförmig (d. h. als aufeinanderfolgende Stränge in dem Harzabdichtungsring) gestapelt werden können, bevor der Stapel in den Ring eingegossen wird; 14C a bottom view of a series of planar arrays, the width of which is selected such that they can be stacked in a strand (ie as successive strands in the resin sealing ring) before the stack is poured into the ring;

15 einen Querschnitt mit schematischer Darstellung eines zylindrischen Strangs und einstückig mit den Endkappen ausgebildeter Kopfelemente, wie in 14 gezeigt, mit der Ausnahme, dass Permeat nur von dem oberen Kopfelement entnommen wird; 15 a cross section with a schematic representation of a cylindrical strand and integrally formed with the end caps head elements, as in 14 shown, with the exception that permeate is only taken from the top header;

15A eine perspektivische Ansicht eines kreuzförmigen Einblasrohrs mit einem mittig angeordneten Luftrohr und Einblasarmen; 15A a perspective view of a cross-shaped injection tube with a centrally arranged air tube and injection arms;

16 eine Seitenansicht mit schematischer Darstellung eines zylindrischen Strangs, in dem zunächst ein ringförmiges Kopfelement ausgebildet wird. Das ringförmige Kopfelement wird dann von einer Endkappe umschlossen. Zusätzlich zu dem Permeatrohr wird ein starres Luftzuführrohr durch die obere Endkappe und das obere Kopfelement in den mittleren Bereich des Strangs eingesetzt, wobei der untere Bereich des Luftzuführrohrs in das untere Kopfelement eingegossen wird und somit als Beabstandungseinrichtung und gleichzeitig als Halterung für die obere Endkappe dient; 16 a side view with a schematic representation of a cylindrical strand, in which an annular head element is first formed. The ring-shaped head element is then enclosed by an end cap. In addition to the permeate pipe, a rigid air supply pipe is inserted through the upper end cap and the upper head element into the central region of the strand, the lower part of the air supply pipe being cast into the lower head element and thus serving as a spacer and at the same time as a holder for the upper end cap;

17 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Strangs, bei der das Permeatrohr konzentrisch in dem Luftzuführrohr angeordnet ist und beide nahe den unteren Enden in das untere Kopfelement eingegossen sind. Ports in dem unteren Ende des Luftzuführrohrs liefern Luft nahe dem Basisteil der Strangfasern; 17 is a schematic representation of a further embodiment of the strand, in which the permeate tube is arranged concentrically in the air supply tube and both are cast near the lower ends in the lower head element. Ports in the lower end of the air supply tube deliver air near the base part of the strand fibers;

18 ein Balkendiagramm mit Darstellung des durchschnittlichen Stroms über einen Zeitraum von 24 Std. für jede der drei unterschiedlichen Orientierungen des Strangs; 18 a bar graph showing the average current over a period of 24 hours for each of the three different orientations of the strand;

19 eine grafische Darstellung des Stroms als Funktion der Zeit, bis der Strom einen Gleichgewichtswert erreicht, und zwar für den gleichen Strang mit interner und externer Luftzufuhr; 19 a graphical representation of the current as a function of the time until the current reaches an equilibrium value for the same line with internal and external air supply;

20 eine grafische Darstellung des Stroms als Funktion der Zeit, bis der Strom einen Gleichgewichtswert erreicht, und zwar für Stränge mit identischem Flächenbereich, mit der Ausnahme, dass die Fasern einmal gespannt und einmal entspannt sind. 20 a graphical representation of the current as a function of the time until the current reaches an equilibrium value, namely for strands with an identical area, with the exception that the fibers are once tensioned and once relaxed.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION PREFERRED EMBODIMENTS

Vertikaler Strang und Arrays, die diesen bilden: 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.Vertical strand and arrays that form this: 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 Sewage.

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 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 (like explained below); or (ii) permeate is found in both the upper and lower Head element accumulates. The strand preferably works in one Substrate that is 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 mehrere 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 encapsulated, their upper (or "front") and lower (or "rear") surfaces in horizontal (x-y) planes. Instead of a single continuous Arrays are made up of multiple arrays and are consecutive at the ends connected together to form a much larger array that is expandable.

Der Betrieb des Strangs wird durch (α) 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 (α) the selected 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 essentially under ambient pressure, and maximizing the efficiency of this one (the filtering) 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 the Filtering the substrate provided.

Fasern und wie diese dicht gepackt sind:Fibers and like this dense are 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, which is referred to as the "permeate zone". The inflow of substrate occurs outside (as "from outside to inside " Stream) of the fibers, and the substrate splits 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 "von Outside inside " Electricity used. Although at least one strand is interchangeable in one small container with a volume of up to approximately 10 l (liters) and even up to about too 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 used to make the strand Fibers can from a conventional Membrane material must be made, provided that the fibers are flexible are and one for the microfiltration average pore diameter have, 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 work in the area at a transmembrane differential pressure from 7 kPa (1 psi) - 69 kPa (10 psi) and are at ambient pressure, with the permeate below Gravity is removed. These fibers will be from the point of view of the desired Function selected, and the dimensions of the strand are determined by the geometry of the head elements and the length of fibers determined. It is unnecessary, restrict a fiber in a modular housing, and this is also not 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 until 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 each fiber is fluid-tightly attached to each head member is to avoid contamination of the permeate. this happens by essentially vertical, closely spaced and essentially concentric pouring of 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 have a thin layer or "skin" on the outer surface of the fibers. The fibers can be made from braided yarn with a cover made of water-insoluble polymer material, as described in US Patent No. 5,472,607. Preferred organic polymers for fibers are polysulfones, polystyrenes, including styrene-containing copolymers, such as e.g. 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 by reference as if it were fully listed here. Preferred ceramic fibers are made of aluminum oxide from EI duPont de Nemour Co. and are 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 a tuft of strands "(for brevity referred to as a "group"). To assembly into a group is one between the cast ones Ends of each individual fiber lying segment either along the x- or y-axis slidable because the fibers are loose in the strand being held.

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 is adhesively attached in a tub or "end cap", again, to form a permeate collection zone is not a seal required, although one can be used if the one-piece head member to be expanded.

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.The fixing material for fixing the Fibers in a finished head element (or on a fixing laminating agent) is either a thermosetting in the most preferred variant or thermoplastic artificial Resin material, optionally with glass fibers, boron or graphite fibers or similar reinforced is. Thermoplastic materials can be crystalline, such as. 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.Polyolefins, polyamides (nylon), polycarbonates and the like, be semi-crystalline, such as. B. polyether ether ketone (PEEK), or substantially amorphous, such as. B. polyvinyl chloride (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, which is available from Uniroyal Chemical Company under the brand name Adiprene ® and Air Products under the brand name Airthane®, and epoxy resins, which are available as Epon 828 commercially are excellent fixing.

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 benachbart zu der Oberseite des unteren Kopfelements angeordnet, um eine Säule aufsteigender Blasen zu erzeugen, wobei die Fasern in der Säule von Blasen überflutet sind. Eine Gruppe von Strängen kann zusätzlich "gasgewaschen" werden, wobei ein oder mehrere Luftrohre zwischen den unteren Kopfelementen benachbarter Stränge angeordnet sind, bei der bevorzugtesten Variante auch benachbart zu den äußersten Fasern der ersten und letzten Stränge, so dass bei "n" Kopfelementen "n + 1" zusätzliche Luftrohre vorgesehen 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 injection pipe of a gas distribution device is adjacent to that Top of the lower head element arranged to ascending a column Generate bubbles, with the fibers in the column flooded with bubbles are. A group of strands can also be "gas washed", with a or several air pipes between the lower head elements adjacent strands are arranged, in the most preferred variant also adjacent to the extreme Fibers of the first and last strands, so that at "n" head elements "n + 1" additional Air pipes are provided. The type of gas (air) manifold is not critical, provided that they prefer bubbles in a size range of about Delivers 0.1 mm to 25 mm, measured within a distance of 1 cm to 50 cm from the passages creating 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 with a conventional Non-vacuum pump generated when the transmembrane differential pressure is sufficiently low and in the range of 0.7 kPa (0.1 psi) to 101 kPa (1 bar) is provided that the pump has the required Suction created. A pump that produces minimal suction can be used when there is sufficient "liquid head" between the substrate surface and the permeate extraction point is generated. As detailed below explained is also when a permeate stream has been generated by a pump the pump is not absolutely necessary because of the permeate of a "siphon effect" continues to flow. It is obvious that when operating with fibers that have a transmembrane differential pressure up to 101 kPa (14.7 psi), a non-vacuum pump performs adequately in a container that is not under pressure; and in the range of 101 kPa to about 345 kPa (50 psi) from a large liquid head or a pressurized container generated over the atmospheric pressure horizontal pressure 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 is and the opposite Connection areas of the fibers in an open fluid connection with at least a head element is cast in; the working of the fibers 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 Top and bottom sides of a hardened resin in the head elements, so that 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 Membranvorrichtung 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 membrane 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 have at least one gas-washed group of vertical cylinders Ranks are upgraded, each strand being made from 500 to 5000 fibers with a length of 1 m to 3 m, further with a permeate collector for operating the reactor without the numerous restrictions and limitations 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. If there is a stream of substrate in a tank closed on one side through the strand is present, the flow is on the air supply below the strand or mechanical .mixing that is applied is used to keep the solids in suspension. As a general rule there is a larger 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.

1 zeigt die Ergebnisse eines Vergleichs dreier Durchläufe, wobei bei einem die Erkenntnisse von Yamamoto aus der 89iger Veröffentlichung (Kurve 2) angewandt worden sind, jedoch ein eine Belüftungseinrichtung verwendet worden ist, die Luft von der Seite einbrachte und diese radial nach innen leitete, wie von Chiemchaisri et al dargestellt. Bei einem zweiten Durchlauf (Kurve 1) wird die in dem Patent '424 beschriebene gasgewaschene Anordnung verwendet, und bei dem dritten Durchlauf (Kurve 3) wird der hier beschriebene gasgewaschene Strang verwendet, mit der Ausnahme, dass die Kopfelemente rechteckige Parallelepipede (Quader) waren. Der mit einer Anordnung aus einem umgekehrten Parabol-Array mit einer Luftverteileinrichtung (Yamamoto et al), das in Wat. Sci. Tech. Vol. 21, Brighton, Seite 43-54, 1989, beschrieben ist, und einem Parabol-Array von Cote et al, das in dem Patent '424 beschrieben ist, erzielte Strom wird mit dem mittels des erfindungsgemäßen vertikalen Strangs erzielten Strom verglichen. 1 shows the results of a comparison of three runs, with one of the findings of Yamamoto from the 89 publication (curve 2 ) have been used, however, a venting device has been used which introduced air from the side and directed it radially inwards, as shown by Chiemchaisri et al. With a second pass (curve 1 ) the gas-washed arrangement described in the '424 patent is used, and the third pass (curve 3 ) the gas-washed strand described here is used, with the exception that the header elements were rectangular parallelepipeds (cuboids). The one with an arrangement of an inverted parabolic array with an air distribution device (Yamamoto et al), which in Wat. Sci. Tech. Vol. 21, Brighton, pages 43-54, 1989, and a parabolic array by Cote et al described in the '424 patent is compared to the current obtained by the vertical strand of the invention.

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 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 1, in der der Strom, d. h. Liter pro Meter2 pro Std. pro Druckeinheit (herkömmlicherweise als (Lmh/kPa) geschrieben) als Funktion der Betriebszeit der drei Anordnungen aufgeführt ist, zeigt diejenige Kurve, die mit dem Bezugszeichen 3 für den Strom bei vertikalem Strang bezeichnet ist, ungefähr den gleichen Strom wie der von dem Parabolstrang erzeugte Strom, der mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Es wird gezeigt, dass jeder Strom innerhalb von weniger als 50 Std. einen Gleichgewichtszustand erreicht, nach ungefähr 250 Std. zeigt sich jedoch, dass der von dem umgekehrten Parabol-Array erzeugte Strom abnimmt, die anderen beiden Anordnungen jedoch ein Gleichgewicht erreichen.In 1 , in which the flow, ie liters per meter 2 per hour per pressure unit (conventionally written as (Lmh / kPa)) as a function of the operating time of the three arrangements, is shown by the curve which is marked with the reference symbol 3 for the current in the vertical strand is approximately the same as the current generated by the parabolic strand, which is identified by the reference symbol 1 is designated. Each stream is shown to reach equilibrium in less than 50 hours, but after about 250 hours, it is seen that the current generated by the inverted parabolic array is decreasing, but the other two arrangements are reaching equilibrium.

2 zeigt eine Explosionsansicht eines Bereichs einer Membranvorrichtung, die als "vertikaler Strang" 10 bezeichnet ist und ein unteres Kopfelement 11 eines Kopfelementpaars aufweist, wobei das andere (nicht gezeigte) obere Kopfelement im wesentlichen identisch ausgebildet ist; eine Auffangwanne 20 fängt Permeat auf, das über eine Leitung 30 entnommen wird. Das gezeigte Kopfelement ist ein rechteckiges Prisma, es kann jedoch auch zylindrisch ausgebildet sein, falls gewünscht. Obwohl die Fasern 12 dicht gepackt sind, stehen sie nicht miteinander in Kontakt, sondern werden von dem zwischen ihnen angeordneten ausgehärteten Harz voneinander beabstandet. 2 Figure 12 shows an exploded view of a portion of a membrane device, referred to as "vertical strand" 10, and a lower header 11 one pair of head members, the other upper head member (not shown) being substantially identical; a drip pan 20 catches permeate through a line 30 is removed. The head element shown is a rectangular prism, but it can also be cylindrical if desired. Although the fibers 12 are tightly packed, they are not in contact with each other, but are spaced apart from each other by the cured resin arranged between them.

Wie gezeigt, befinden sich die offenen Enden der Anschlussbereiche 12' der Fasern in der gleichen Ebene wie die Unterseite des Kopfelements 11, da die Fasern auf herkömmliche Weise eingegossen sind und das Kopfelement geteilt ist, um die offenen Enden freizulegen. Ein spezifisches Eingießverfahren, bei dem die Wanne eines U-förmigen Faserbündels eingegossen wird, führt zum Ausbilden von zwei Kopfelementen. Dieses Verfahren ist in dem Patent '424 beschrieben (Sp. 17, Zeile 44-61); selbst das Schneiden der eingegossenen Fasern mit einem dünnen Hochgeschwindigkeits-Diamantmesser führt jedoch häufig zu einer Beschädigung der Fasern und zum Auslösen eines Zusammenbruchs der Umfangswand. Bei einem anderen herkömmlichen Verfahren zum Eingießen von Fasern, das im US-Patent Nr. 5,202,023 beschrieben ist, werden gebündelte Fasern mit ihren Enden in Harz oder Farbe getaucht, um zu verhindern, dass Harz während des Eingießvorgangs in die Bohrungen der Fasern eintritt. Die Enden der Bündel werden dann in Formen platziert, und es wird unausgehärtetes Harz zugegeben, um die Enden des Faserbündels damit zu sättigen und die Zwischenräume zwischen den einzelnen Fasern in dem Bündel und der flexiblen Rohrleitung, in der das Bündel gehalten ist, zu füllen. Die ausgehärteten geformten Enden werden aus den Formen entnommen und die geformten Enden abgeschnitten (siehe überbrückende Spalten 11 und 12). Bei jedem dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren werden durch das Zerlegen der Form die eingebetteten Fasern beschädigt.As shown, the open ends of the connection areas are located 12 ' of fibers in the same plane as the bottom of the head element 11 because the fibers are cast in in a conventional manner and the head member is split to expose the open ends. A specific casting process, in which the trough of a U-shaped fiber bundle is cast in, leads to the formation of two head elements. This method is described in the '424 patent (col. 17, lines 44-61); however, even cutting the cast fibers with a thin, high-speed diamond knife often results in damage to the fibers and causing the peripheral wall to collapse. Another conventional method for pouring fibers, described in U.S. Patent No. 5,202,023, has its ends dipped in resin or paint to prevent resin from entering the holes in the fibers during the pouring process. The ends of the bundles are then placed in molds and uncured resin is added to saturate the ends of the fiber bundle and fill the gaps between the individual fibers in the bundle and the flexible tubing in which the bundle is held. The hardened shaped ends are removed from the molds and the shaped ends are cut off (see bridging gaps 11 and 12 ). In any prior art process, disassembling the mold will damage the embedded fibers.

Daher wird ein neuartiges Verfahren zum Herstellen eines Kopfelements 11 in Form eines rechteckigen Prismas angewandt. Das Verfahren macht das Herstellen eines Verbund-Kopfelements mit zwei Flüssigkeiten erforderlich. Ein erstes flüssiges flüchtiges Material bildet im erstarrten (ausgehärteten) Zustand ein "flüchtiges Laminiermittel" des Verbund-Kopfelements; eine zweite Flüssigkeit aus einem nichtflüchtigen Fixiermaterial bildet ein "fixierendes Laminiermittel".Therefore, a novel method for manufacturing a head element 11 in the shape of a rectangle applied to prisms. The method requires the manufacture of a composite head element with two liquids. A first liquid volatile material forms a "volatile laminating agent" of the composite head element in the solidified (hardened) state; a second liquid made of a non-volatile fixing material forms a "fixing laminating agent".

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 lamination means for embedding the fibers in a desired one 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 not either with the material of the fiber or that of the first customized 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 angrenzenden fertigen Kopfelement in Form eines fixierenden Laminiermittels aufweist; und dannwhereby a composite head element is formed in the connection areas of the fibers are cast in, preferably in a geometrical manner regular pattern, wherein the composite head member is a laminate of a volatile Laminating agent from a volatile Material and an adjacent 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 3 gezeigten Arrays wie folgt beschrieben:The step-by-step procedure for producing an array with the novel head element is illustrated by an in 3 shown arrays as follows:

Die Fasern 12 werden mit einem scharfen Messer jeweils auf die gleiche Länge geschnitten, so dass einander gegenüberliegende Enden jeder Faser einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Fasern werden nebeneinander koplanar in einem linearen Array auf einer planaren Halteeinrichtung, wie z. B. Streifen oder Karten 15 und 16, angeordnet. Vorzugsweise sind die Streifen mit einem Kleber, z. B. einem handelsüblichen Polyethylen-Heißkleber, beschichtet, so dass die Fasern mit den Streifen und verklebt werden und einander gegenüberliegende Anschlussbereiche 12" der Fasern sich über die Streifen hinaus erstrecken. Zwischenbereiche 12' der Fasern werden so auf den Streifen befestigt. Alternativ können die Streifen mit parallelen, voneinander beabstandeten Nuten versehen sein, die die Fasern im Passsitz aufnehmen. Die Streifen können flexibel oder starr sein. Wenn die Streifen flexibel sind, werden sie mit den angeklebten Fasern wiederum aufeinanderfolgend miteinander verklebt, um einen immer starrer werdenden Stapel für ein Kopfelement mit einer gewünschten Geometrie der eingegossenen Fasern zu bilden. Um ein Verkleben der Streifen zu verhindern, kann ein regelmäßiges Muster aus lineraren Reihen durch Befestigen mehrerer Arrays mittels Gummibändern 18 oder anderen Klemmeinrichtungen auf starren Streifen in einem Stapel erreicht werden. Die Anschlussbereiche 12" werden somit voneinander beabstandet gehalten, wobei der Mittenabstand benach barter Fasern vorzugsweise im Bereich von 1,2- (1,2d) bis ungefähr 5-mal (5d) dem AD 'd' einer Faser liegt, besser noch im Bereich von 1,5d bis 2d. Vorzugsweise ist die Dicke eines Streifens ungefähr gleich wie oder relativ kleiner als der AD einer Faser, vorzugsweise liegt sie im Bereich von ungefähr 0,5d bis 1d, was dann der Abstand zwischen benachbarten Außenflächen der Fasern in aufeinanderfolgenden linearen Arrays wird.The fibers 12 are each cut to the same length with a sharp knife so that opposite ends of each fiber have a substantially circular cross-section. The fibers are coplanar side by side in a linear array on a planar holding device, such as. B. strips or cards 15 and 16 , arranged. The strips are preferably covered with an adhesive, e.g. B. a commercial polyethylene hot melt adhesive coated so that the fibers are glued to the strips and and opposite connection areas 12 " the fibers extend beyond the strips. between areas 12 ' the fibers are thus attached to the strips. Alternatively, the strips can be provided with parallel, spaced-apart grooves, which receive the fibers in a snug fit. The strips can be flexible or rigid. When the strips are flexible, they are glued together with the glued fibers one after the other in order to form an increasingly rigid stack for a head element with a desired geometry of the cast-in fibers. To prevent the strips from sticking, a regular pattern of linear rows can be created by attaching multiple arrays using rubber bands 18 or other clamps on rigid strips in a stack. The connection areas 12 " are thus kept spaced apart, the center distance of adjacent fibers preferably being in the range of 1.2- (1.2d) to about 5 times (5d) the AD 'd' of a fiber, more preferably in the range of 1.5d to 2d. Preferably the thickness of a strip is approximately the same as or relatively less than the AD of a fiber, preferably it is in the range of approximately 0.5d to 1d, which then becomes the distance between adjacent outer surfaces of the fibers in successive linear arrays.

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 become second and third arrays (which are not shown because they are are essentially identical to the first array) analogous to that first array produced and placed on this. There will be additional ones Arrays applied until the desired one Number of arrays combined in a bundle is, and the bundle is held vertically to close the bottom of the bundle to be poured in first form.

4 zeigt schematisch eine rechteckige Gießwanne 17, deren Längen- und Breitenabmessungen im wesentlichen den Längs- (x-Achse) bzw. Quer- (y-Achse) Abmessungen des gewünschten Kopfelements entsprechen. Der untere Bereich des Bündels ist in eine erste Flüssigkeit eingetaucht, die auf einen mit L1 bezeichneten Pegel in der Wanne 17 ansteigt. Bei der bevorzugtesten Variante wird ein flüssiges Wachs, vorzugsweise ein wasserlösliches Wachs mit einem Schmelzpunkt unterhalb von 75 °C, wie z. B . ein Polyethylenglykol- (PEG-) Wachs, verwendet. 4 shows schematically a rectangular tundish 17 whose length and width dimensions essentially correspond to the longitudinal (x-axis) or transverse (y-axis) dimensions of the desired head element. The lower area of the bundle is immersed in a first liquid, which is at a level denoted by L1 in the tub 17 increases. In the most preferred variant, a liquid wax, preferably a water-soluble wax with a melting point below 75 ° C, such as. B. a polyethylene glycol (PEG) wax is used.

Die Tiefe, bis zu der die erste Flüssigkeit eingegossen wird, hängt davon ab, ob die Streifen 15 von dem fertigen Kopfelement entfernt werden oder in diesem verbleiben sollen.The depth to which the first liquid is poured depends on whether the strips 15 should be removed from the finished head element or should remain in it.

  • A. Als erstes wird das Eingießen von Strangfasern in die oberen und unteren Kopfelemente, aus denen die Streifen entfernt werden, dargestellt. (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' und 12" voneinander beabstandet sind und die Faserenden eingesteckt sind. (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. (3) Analog zu der unmittelbar vorstehenden Beschreibung wird der obere Bereich des Bündels in ein zweites Verbund-Kopfelement eingegossen. (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. (5) Die von der hinteren Permeat-Ausgabeseite der Kopfelemente vorstehenden Enden der Fasern sind offen und behalten einen kreisförmigen Querschnitt bei.A. First, pouring strand fibers into the top and bottom headers that make up the Strips are shown. (1) A first customized laminating agent is made with a thickness L1 (corresponding to the depth to which the first liquid was poured) of approximately 5-10 cm (volatile) so that 12 'and 12 "are spaced from each other and that (2) The second liquid, a curable water-insoluble liquid casting resin or a reaction component of the resin is poured over the surface of the volatile laminating agent so that it surrounds the fibers until the second liquid reaches a level L2 It solidifies around the fixing laminate (which forms the finished head member) with a thickness measured from level L1 to level L2 (the thickness is measured as "L1-L2" and is typically between about 1 cm and about 5 cm) form, which maintains the relative positions of the vertical fibers. Thus, a first composite header with the combined thickness of volatile and fixed Forming laminating agent. (3) Analogous to the description immediately above, the upper area of the bundle is cast into a second composite head element. (4) The composite headers are removed from their tundish and blown with hot air to melt the volatile laminating agent, leaving only the finished headers, each of L1-L2 thickness. The volatile material is then reused. Alternatively, a water soluble volatile material can be placed in hot water to dissolve the material and then the material is recovered from the water solution. (5) The ends of the fibers protruding from the rear permeate discharge side of the head members are open and maintain a circular cross section.
  • B. Als zweites wird das Eingießen ohne Entfernen der Streifen dargestellt. (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. (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. (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 Streifen 15 eingebettet (zusammen mit den Gummibändern 18, falls verwendet).B. Second, pouring is shown without removing the strips. (1) The first liquid is poured to a level L1 'below the cards, to a depth in the range of approximately 1-2 cm and solidified to form a volatile laminating agent L1'. (2) The second liquid is then poured to depth L2 over the volatile laminating agent and solidified to form a composite head member with a fixing laminating agent having a thickness of L1'-L2 '. (3) The composite header is removed from the mold and the volatile laminating agent is removed, leaving the connection areas 12 " 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 bands 18 , 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. 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 4 gezeigt. Die Tiefe verleiht eine Elastizität um den Umfang herum, um das Risiko des Scherens zu minimieren. Eine solche Polster-Flüssigkeit ist im ausgehärtetem Zustand gummiartig, weist eine Härte im Bereich von ungefähr Shore A 30 bis Shore D 45 auf und besteht vorzugsweise aus einem Polyurethan- oder Silikon- oder einem anderen Material, das an dem fixierenden Laminiermittel haftet. Nach dem Entfernen des flüchtigen Laminiermittels weist das so hergestellte fertige Kopfelement die kombinierte Dicke des fixierenden Laminiermittels und des Polster-Laminiermittels, d. h. L1-L3, auf, wenn die Streifen 15 weggeschnitten sind.C. The third is the pouring to make an upholstery laminate with embedded fibers on the opposite (front) sides of the headers from which the strips are removed. The intermittent snapping motion of the fibers often results in the fibers breaking around their circumference at the front-substrate interface. To address the hardness of the "fixative laminate", a "cushion laminate" is made from a softer material than that of the fixative laminate, integrally with the fixative laminate, by pouring a cushion fluid (so called because of its function in the cured Condition) over the fixing lamination to a depth L3, as in 4 shown. The depth gives elasticity around the circumference to minimize the risk of shearing. Such a cushioning liquid is rubber-like in the hardened state, has a hardness in the range of approximately Shore A 30 to Shore D 45 and is preferably made of a polyurethane or silicone or another material that adheres to the fixing laminating agent. After removal of the volatile laminating agent, the finished head member thus produced has the combined thickness of the fixing laminating agent and the cushioning laminating agent, ie L1-L3, when the strips 15 are cut away.
  • D. Als viertes wird das Herstellen eines Dichtungs-Laminiermittels dargestellt. Das fertige Kopfelement wird vorzugsweise mit einer an der Peripherie angeordneten Dichtung in eine Permeatwanne 20 eingesetzt, wie in 2 gezeigt. Da es einfacher ist, die Wanne gegen ein Dichtungs-Laminiermittel als gegen eine nahe der Peripherie vorgesehene Dichtung abzudichten, bildet ein Dichtungsmaterial mit einer Härte im Bereich von Shore A 40 bis Shore D 45 ein gewünschtes Dichtungs-Laminiermittel, das einstückig mit der hinteren Seite des fertigen Kopfelements ausgebildet ist. Bei der Ausführungsform, bei der die Streifen weggeschnitten sind, wird das flüchtige Laminiermittel wie oben beschrieben hergestellt und eine Dichtungs-Flüssigkeit (so bezeichnet, da sie im ausgehärteten Zustand eine Dichtung bildet) bis zu einer Tiefe L4 über die Fläche des flüchtigen Laminiermittels gegossen. Die Dichtungs-Flüssigkeit wird dann ausgehärtet. Durch Entfernen des flüchtigen Laminiermittels und Wegschneiden der Streifen 15 verbleibt das fertige Kopfelement mit einer kombinierten Dicke des Dichtungs-Laminiermittels (L1-L4), des fixierenden Laminiermittels (L4-L2) und des Polster-Laminiermittels (L2-L3), d. h. einer Gesamtdicke von L1-L3.D. The fourth is the manufacture of a seal laminate. The finished head element is preferably placed in a permeate trough with a seal arranged on the periphery 20 used as in 2 shown. Since it is easier to seal the tub against a seal laminate than against a seal provided near the periphery, a seal material with a hardness in the range from Shore A 40 to Shore D 45 forms a desired seal laminate that is integral with the rear side of the finished head element is formed. In the embodiment in which the strips are cut away, the volatile laminating agent is prepared as described above and a sealing liquid (so-called because it forms a seal in the hardened state) is poured to a depth L4 over the surface of the volatile laminating agent. The sealing liquid is then cured. By removing the volatile laminating agent and cutting away the strips 15 the finished head element remains with a combined thickness of the sealing laminating agent (L1-L4), the fixing laminating agent (L4-L2) and the cushioning laminating agent (L2-L3), ie a total thickness of L1-L3.

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. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines "einstückig ausgebildeten einzelnen Strangs" 100 mit einem fertigen Kopfelement 101 und einer Permeat-Wanne 102 mit einem Permeat-Entnahmenippel 106, die einstückig ausgebildet sind, und vertikalen Luftrohren 103, die in das fertige Kopfelement eingebettet werden sollen. Die Luftrohre sind vorzugsweise auf beiden Seiten der Strangfasern mit den Zuführ-Luftrohren 104 und 105 verbunden, die durch Durchführungen in den Wände der Wanne passend eingesetzt sind. Der Permeatnippel 106 wird dann eingesteckt und ein Array-Stapel vertikal in der Wanne gehalten, in der ein flüchtiges Laminiermittel gebildet wird, in das beide Enden der Fasern und der untere Bereich des vertikalen Luftrohrs 103 eingebettet sind. Dann wird ein fixierendes Laminiermittel über dem flüchtigen Laminiermittel ausgebildet, in dem die Fasern zur Bildung eines fixierenden Laminiermittels eingebettet sind, durch das die offenen Enden der Luftrohre 103 vorstehen. Das flüchtige Laminiermittel wird dann geschmolzen und durch den Nippel 106 abgezogen. Im Betrieb sammelt sich Permeat in der Permeat-Wanne und wird durch den Nippel 106 abgezogen.In another embodiment, the manifolds are integrally formed with a header to prevent the tub from being attached to the header with a sealing device and to locate one or more gas distribution lines at an optimal location near the base of the tow fibers after forming the tow. 5 shows a perspective view of a "one-piece trained single strand "100 with a finished head element 101 and a permeate tub 102 with a permeate extraction nipple 106 , which are formed in one piece, and vertical air pipes 103 that are to be embedded in the finished head element. The air tubes are preferably on both sides of the strand fibers with the supply air tubes 104 and 105 connected, which are inserted through bushings in the walls of the tub. The permeate nipple 106 is then inserted and an array stack is held vertically in the tub, in which a volatile laminating agent is formed, in which both ends of the fibers and the lower area of the vertical air tube 103 are embedded. Then a fixing lamination is formed over the volatile lamination in which the fibers are embedded to form a fixing lamination through which the open ends of the air tubes pass 103 protrude. The volatile laminating agent is then melted and through the nipple 106 deducted. In operation, permeate collects in the permeate trough and passes through the nipple 106 deducted.

6 zeigt einen Querschnitt eines einstückig ausgebildeten Einzelstrangs 110 mit einem weiteren einstückig angeformten fertigen Kopfelement 101 mit einer Dicke von L1-L2, jedoch ohne Polster-Laminiermittel, der auf ähnliche Weise hergestellt wird wie oben beschrieben. Eine Permeatwanne 120 mit nach außen konisch aufgeweiteten Seiten 120' und darin ausgebildeten querverlaufenden voneinander beabstandeten Durchgangsöffnungen wird zwischen Seitenwänden 111 und 112 vorgefertigt, so dass die Wanne beabstandet über dem unteren Teil des Behälters angeordnet ist. 6 shows a cross section of an integral single strand 110 with another integrally molded finished head element 101 with a thickness of L1-L2, but without an upholstery laminating agent, which is produced in a similar manner as described above. A permeate pan 120 with sides flared outwards 120 ' and transversely spaced through openings formed therein between side walls 111 and 112 prefabricated so that the tub is spaced above the lower part of the container.

Zwei Luftsammelleitungen 107, wie in 7A oder 7B gezeigt, sind benachbart zu der Permeatwanne 120 spiegelbildlich zueinander positioniert und gehalten, wobei die vertikalen Luftrohre 103 durch die Öffnungen in den Seiten 120' vorstehen und die Enden 104 und 105 von Durchgängen in den vertikalen Wänden auf beiden Seiten der Permeatwanne vorstehen. Der Permeat-Entnahmenippel 106 (6) ist zunächst provisorisch eingesteckt. Der Stapel von Streifen 15 ist zwischen den Luftrohren 103 vertikal in der Wanne 120 positioniert, welche bis zum Pegel L1 gefüllt ist, um ein flüchtiges Laminiermittel zu bilden, wobei der Pegel gerade unterhalb der unteren Ränder der Streifen 15 liegt, die nicht entfernt werden. Nach dem Erstarren sind die Anschlussbereiche der Fasern 12 in dem flüchtigen Laminiermittel eingebettet, und das flüchtige Laminiermittel füllt auch die Permeatrohre 106. Dann wird die zweite Flüssigkeit über die obere Fläche des flüchtigen Laminiermittels gegossen, bis die Flüssigkeit die Streifen 15 bedeckt, jedoch die oberen Enden der Luftrohre 103 offen lässt. Die zweite Flüssigkeit härtet dann aus, um das fixierende Laminiermittel des Verbund-Kopfelements zu bilden, das dann erwärmt wird, damit das flüchtige Material nach dem Herausziehen der Permeatdüse 106 durch diese entfernt wird.Two air manifolds 107 , as in 7A or 7B are shown adjacent to the permeate pan 120 positioned and held in mirror image to each other, with the vertical air pipes 103 protrude through the openings in the sides 120 'and the ends 104 and 105 protrude from passages in the vertical walls on both sides of the permeate pan. The permeate extraction nipple 106 ( 6 ) is temporarily inserted. The stack of strips 15 is between the air pipes 103 vertically in the tub 120 positioned, which is filled to level L1 to form a volatile laminating agent, the level just below the lower edges of the strips 15 that cannot be removed. After solidification are the connection areas of the fibers 12 embedded in the volatile laminating agent, and the volatile laminating agent also fills the permeate tubes 106 , Then the second liquid is poured over the top surface of the volatile laminating agent until the liquid strips 15 covered, but the upper ends of the air pipes 103 leaves open. The second liquid then hardens to form the laminate of the composite header, which is then heated to allow the volatile material to be extracted after the permeate nozzle is withdrawn 106 is removed by this.

7A zeigt eine perspektivische Ansicht mit schematischer Darstellung eines Luftsammelrohrs 107 mit vertikalen Luftrohren 103, die von einem querverlaufenden Kopfelementrohr aus nach oben verlaufen, von welchem die Zu führ-Luftrohre 104 und 105 in Längsrichtung vorstehen. Die Bohrung der Luftrohre, die entweder "Feinblasendiffusoren" oder "Grobblasendiffusoren" oder "Belüftungseinrichtungen" sein können, ist so gewählt, dass Blasen mit dem gewünschten Durchmesser unter Betriebsbedingungen erzeugt werden, wobei die Bohrung typischerweise im Bereich von 0,1 mm bis 5 mm liegt. Blasen mit einem kleineren Durchmesser werden vorzugsweise mit einem perforierten querverlaufenden Rohr 103' eines Luftsammelrohrs 107', das Zuführ-Luftrohre 104' und 105' aufweist, erzeugt, wie 7B gezeigt. In jedem Fall dienen die Blasen als mechanische Bürste. 7A shows a perspective view with a schematic representation of an air manifold 107 with vertical air pipes 103 which run upwards from a transverse head element tube, from which the air ducts lead 104 and 105 protrude lengthways. The bore of the air tubes, which can be either "fine bubble diffusers" or "coarse bubble diffusers" or "aeration devices", is selected so that bubbles with the desired diameter are produced under operating conditions, the bore typically being in the range from 0.1 mm to 5 mm lies. Smaller diameter bubbles are preferably made with a perforated transverse tube 103 ' an air collection tube 107 ' , the feed air pipes 104 ' and 105 ' has produced, how 7B shown. In any case, the bubbles serve as a mechanical brush.

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 Header elements of the strand are analogous to the manner described above in a similar Poured permeate pan to form a finished head element with the exception that no air collection tubes are used.

8 zeigt eine perspektivische Ansicht im Querschnitt mit schematischer Darstellung einer Ausführungsform, bei der eine Gruppe aus zwei Strängen in eine einzelne, einstückig ausgebildete fertige Kopfelementumfassung, die generell mit dem Bezugszeichen 120b bezeichnet ist, eingegossen ist. Der Ausdruck "Sammelleitungsumfassung" wird verwendet, da die Seitenwände 121 und 122 und die (nicht gezeigten) Endwände eine Vorlage umfassen, in die Luft eingetragen wird. Anstelle in einer Permeatwanne wird Permeat von einer Permeat-Sammelleitung aufgefangen, die für beide Fasern vorgesehen ist. Bei einer weiteren (nicht gezeigten) oberen Umfassung 120u, die ähnlich ausgeführt ist, mit der Ausnahme, dass sie als kanalförmige Flachboden-Wanne (als Umkehrung für die Verwendung als oberes Kopfelement) ohne eingeformte Luftrohre ausgebildet ist, sind die einander gegenüberliegenden Anschlussbereiche sämtlicher Strangfasern in die Wanne eingegossen. Für den Betrieb werden sowohl die untere als auch die obere Umfassung 120b und 120u mit ihren Strangfasern in einen Behälter des zu filternden Substrats abgesenkt. Die Seitenwände 121 und 122 brauchen nicht auf dem unteren Teil des Behäl ters zu ruhen, sie können auch auf einer Seitenwand des Behälters montiert sein. 8th shows a perspective view in cross section with a schematic representation of an embodiment in which a group of two strands in a single, integrally formed finished head element enclosure, generally with the reference numeral 120b is marked, is poured. The term "manifold enclosure" is used because the side walls 121 and 122 and the end walls (not shown) comprise a template into which air is introduced. Instead of in a permeate pan, permeate is collected by a permeate collecting line, which is provided for both fibers. In another upper enclosure (not shown) 120u , which is designed similarly, with the exception that it is designed as a channel-shaped flat-bottom trough (as a reversal for use as an upper head element) without molded-in air pipes, the mutually opposite connection regions of all the strand fibers are cast into the trough. Both the lower and the upper enclosure are used for operation 120b and 120u lowered with their strand fibers into a container of the substrate to be filtered. The sidewalls 121 and 122 do not need to rest on the lower part of the container, they can also be mounted on a side wall of the container.

Die Seitenwände 121 und 122 und die Endwände sind Teil einer einstückig ausgebildeten Anordnung mit einer die Wände verbindenden Plattform 123, und es sind miteinander ausgerichtete Steigrohre 124 in die Plattform eingeformt. Die Steigrohre ähneln einem umgekehrten Testrohr, dessen Durchmesser nur so groß zu sein braucht, dass ein Luftrohr 127 durch den oberen Teil 125 des umgekehrten Prüfrohrs eingesetzt werden kann. Wie dargestellt, sind vorzugsweise "n + 1" Reihen von Luftrohren für "n" Stapel von einzugießenden Arrays vorgesehen. Die zinnenförmige Plattform 123 weist Steigrohre 124 auf, zwischen denen Kanäle 128 und 129 liegen. Die Kanäle 128 und 129 sind jeweils breit genug, um einen Stapel von Faser-Arrays 12 aufzunehmen, und die Steigrohre sind breit genug, dass ausreichend lange Luftrohre 127 in diese einsetzbar sind, so dass die oberen offenen Enden 133 der Luftrohre von den oberen Flächen des Fixiermaterials 101 vorstehen. Die unteren Enden 134 der Luftrohre sind in einem Winkel geschnitten, um das Einstecken zu minimieren, und über der Fläche S des Substrats positioniert. Der Kanal 129 ist derart ausgeführt, dass er ein Permeat-Entnahmerohr 126 bildet, das einstückig mit der Plattform 123 ausgebildet ist. Die Seitenwand 122 ist mit einem Luftnippel 130 versehen, durch den Luft in die von den Wänden der Umfassung 120b und der Fläche S des Substrats unter der Plattform 123 gebildete Vorlage eingetragen wird. Jeder Stapel ist wie oben anhand von 6 beschrieben eingegossen, bei der bevorzugtesten Variante durch Bilden eines Verbund-Kopfelements aus flüchtigem PEG-Wachs und Epoxidharz um die Stapel von Arrays herum, die zwischen den Reihen von Steigrohren 124 positioniert sind, wodurch sichergestellt wird, dass sich die offenen Enden der Luftrohre oberhalb des Fixiermaterials aus Epoxidharz befinden, und Ausschmelzen des Wachses durch das Permeat-Entnahmerohr 126. Wenn Luft in die Umfassung eingetragen wird, wird die Luft durch die Luftrohre, die zwischen den Strängen und um die Stränge herum angeordnet sind, verteilt.The sidewalls 121 and 122 and the end walls are part of an integral arrangement with a platform connecting the walls 123 , and they are aligned risers 124 molded into the platform. The risers are similar to an inverted test tube, the diameter of which only needs to be so large that an air tube 127 through the top part 125 of the inverted test tube can be used. As shown, preferably "n + 1" rows of air tubes are for "n" stacks of castings Arrays provided. The crenellated platform 123 has risers 124 on between which channels 128 and 129 lie. The canals 128 and 129 are each wide enough to hold a stack of fiber arrays 12 record, and the riser pipes are wide enough that the air pipes are long enough 127 can be inserted into these so that the upper open ends 133 of the air pipes from the upper surfaces of the fixing material 101 protrude. The lower ends 134 of the air tubes are cut at an angle to minimize insertion and positioned over the surface S of the substrate. The channel 129 is designed such that it is a permeate extraction tube 126 forms one piece with the platform 123 is trained. The side wall 122 is with an air nipple 130 provided by the air into the from the walls of the enclosure 120b and the area S of the substrate under the platform 123 formed template is entered. Each stack is as above using 6 described, in the most preferred variant, by forming a composite header made from volatile PEG wax and epoxy resin around the stack of arrays that are between the rows of risers 124 are positioned, ensuring that the open ends of the air tubes are above the epoxy fixing material, and melting the wax through the permeate extraction tube 126 , When air is introduced into the enclosure, the air is distributed through the air tubes that are located between the strands and around the strands.

9 zeigt eine schematische Darstellung eines Strangs mit oberen und unteren Kopfelementen 41u bzw. 41b und in jedem zeigen die vorstehenden oberen und unteren Enden 12u" und 12b", dass die Seite des Kopfelements nicht zum Freilegen der Fasern geschnitten worden ist. Die Höhe der angrenzenden Zwischenbereiche 12u' bzw. 12b' entspricht der Tiefe des ausgehärteten Fixiermaterials. 9 shows a schematic representation of a strand with upper and lower head elements 41u respectively. 41b and in each show the protruding upper and lower ends 12u " and 12b " that the side of the head member has not been cut to expose the fibers. The height of the adjacent intermediate areas 12u ' respectively. 12b ' corresponds to the depth of the hardened fixing material.

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 12u' und 12u" und 12b' und 12b" jeweils in einem fixierenden Laminiermittel des Kopfelements fixiert werden. Eine alternative Materialwahl besteht in der Verwendung eines flüchtigen Gieß-Verbundstoffs, der in einer nichtwässrigen Flüssigkeit löslich ist, in welcher das Fixiermaterial nicht löslich ist. Eine weitere Wahl besteht in der Verwendung eines wasserunlöslichen flüchtigen Materials, das auch in nichtwässrigen Lösungen unlöslich ist, die typischerweise als Lösungsmittel verwendet werden, wobei das flüchtige Material jedoch einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als das endgültige Gießmaterial, das wasserlöslich oder nicht wasserlöslich sein kann.It is apparent that the essential feature of the molding process described above is that a volatile laminating agent is formed, in which the openings of the connection regions of the fibers are embedded before the intermediate regions adjoining them 12u ' and 12u " and 12b ' and 12b " are each fixed in a fixing lamination of the head element. An alternative choice of material is to use a volatile cast composite that is soluble in a non-aqueous liquid in which the fixing material is not soluble. Another choice is to use a water-insoluble volatile material that is also insoluble in non-aqueous solutions that are typically used as solvents, but the volatile material has a lower melting point than the final casting material, which can be water-soluble or non-water-soluble.

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 a substantially smooth surface critical factor, however, is that the volatile material at least partially cured must be, to a sufficient extent, that the shape of the head element is maintained and that the material is a solid above that Temperature remains at which the fixing material is in the head element shape is entered. The fleeting Laminating agent is essentially inert and in the final casting material insoluble, so the fleeting Removable laminating agent adheres to the fixing laminate.

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 is either warmed or the solvent is extracted, for the fleeting 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 2 weist das Kopfelement 11 Vorder- und Rückwände auf, die von vertikalen (z-Achse) Rändern 11' und längsverlaufenden (x-Achse) Rändern 13' gebildet sind; Seitenwände, die von Rändern 11' und querverlaufenden Rändern 13" (y-Achse) gebildet sind; und ein Basisteil 13, das von Rändern 13' und 13" gebildet ist.According to 2 has the head element 11 Front and back walls on that of vertical (z-axis) edges 11 ' and longitudinal (x-axis) edges 13 ' are educated; Sidewalls by edges 11 ' and transverse edges 13 " (y-axis) are formed; and a base part 13 that of edges 13 ' and 13 " is formed.

Die Auffangwanne 20 ist derart dimensioniert, dass sie das Basisteil 13 über einer Permeat-Auffangzone in der Wanne im Passsitz aufnimmt. Dies erfolgt durch Herstellen einer rechteckigen Wanne mit einem Basisteil 23 mit im wesentlichen gleichen Längen- und Breitenabmessungen wie die des Basisteils 13. Die Peripherie der Wanne 20 weist eine an der Peripherie ausgebildete Stufe auf, wie in 2A gezeigt, in der die Wand 20' der Wanne in einem Stufenabschnitt 22 mit einer im wesentlichen horizontalen Schulter 22" und einer im wesentlichen vertikalen Stützwand 22' endet.The drip pan 20 is dimensioned so that it is the base part 13 over a permeate collection zone in the tub in the fit. This is done by making a rectangular trough with a base part 23 with substantially the same length and width dimensions as that of the base part 13 , The periphery of the tub 20 has a step formed on the periphery, as in 2A shown in the wall 20 ' the tub in a step section 22 with an essentially horizontal shoulder 22 " and a substantially vertical support wall 22 ' ends.

2B zeigt eine Unteransicht der Unterseite eines Kopfelements 13 mit Darstellung der offenen Enden der Fasern 12', wobei durch Verwendung von Gießharz verhindert wird, dass diese sich berühren. Die geometrische Vertei lung der Fasern bildet eine regelmäßige Peripheriegrenze 14 (gepunktet dargestellt), die die Peripherien der offenen Enden der äußersten Fasern begrenzt. 2 B shows a bottom view of the underside of a head element 13 showing the open ends of the fibers 12 ' , using cast resin to prevent them from touching. The geometrical distribution of the fibers forms a regular peripheral boundary 14 (shown in dots) that defines the peripheries of the open ends of the outermost fibers.

Permeat strömt von den offenen Enden der Fasern in das Basisteil 23 der Wanne 20 und verlässt die Auffangzone durch eine Permeat-Entnahmeleitung 30, die in dem unteren Teil der Wanne in offener Fluidverbindung mit dem Innenbereich der Wanne angeordnet ist. Wenn der Strang rückgewaschen wird, strömt Rückwaschfluid durch die Fasern und in das Substrat. Falls gewünscht, kann die Entnahmeleitung auf der Seite der Wanne positioniert sein, wie durch Leitung 30' dargestellt. Unabhängig davon, ob der Betrieb nur unter Einwirkung der Schwerkraft oder mittels einer Pumpe zum Erzeugen einer zusätzlichen Saugwirkung erfolgt, ist es offensichtlich, dass eine fluiddichte Abdichtung zwischen der Peripherie des Kopfelements 11 und der an der Peripherie angeordneten Stufe 22 der Wanne 20 erforderlich ist. Eine solche Abdichtung erfolgt durch herkömmliche Mittel, wie z. B. eine geeignete Dichtung oder eine Dichtmasse, typischerweise ein Polyurethan- oder Silikonharz, zwischen der unteren Peripherie des Kopfelements 11 und der Stufe 22. Gemäß 2 strömt Permeat nach unten ab, es könnte jedoch auch von dem oberen Permeat-Port 45u in der oberen Permeatwanne 43u entnommen werden (siehe 9).Permeate flows from the open ends of the fibers into the base 23 the tub 20 and leaves the collecting zone through a permeate extraction line 30 which in the lower part of the tub in open fluidver bond with the interior of the tub is arranged. When the strand is backwashed, backwash fluid flows through the fibers and into the substrate. If desired, the sampling line can be positioned on the side of the tub as by line 30 ' shown. Regardless of whether the operation is only under the influence of gravity or by means of a pump for generating an additional suction effect, it is obvious that a fluid-tight seal between the periphery of the head element 11 and the stage located on the periphery 22 the tub 20 is required. Such sealing is done by conventional means such. B. a suitable seal or sealant, typically a polyurethane or silicone resin, between the lower periphery of the head member 11 and the level 22 , According to 2 permeate flows down, but it could also be from the upper permeate port 45u in the upper permeate pan 43u be removed (see 9 ).

In 9 und 2A sind sechs Reihen von Fasern 12 auf beiden Seiten einer Gasverteilleitung 52 dargestellt, die die Länge der Reihen entlang dem Basisteil der Fasern kreuzt. Die eingegossenen Anschlussendbereiche 12b" öffnen sich in die Permeatwanne 43b. Da die Bereiche 12u' und 12b' der einzelnen Fasern 12 eingegossen sind und die Fasern 12 vorzugsweise um 1 % bis 2 % länger sind als der feste Abstand zwischen den oberen und unteren Kopfelementen 41u und 41b, verlaufen die Fasern zwischen einander gegenüberliegenden Kopfelementen im wesentlichen parallel zueinander, sind jedoch insbesondere nahe dem Kopfelement parallel zueinander angeordnet. Auch die Anschlussendbereiche 12u" und 12b" der Fasern, die mit freiliegenden offenen Enden von den Kopfelementen vorstehen, werden parallel zueinander gehalten. Die Fasern stehen unterhalb der Unterseite des unteren Kopfelements 41b und oberhalb der Oberseite des oberen Kopfelements 41u vor. Die Wahl des Faserabstands in dem Kopfelement bestimmt die Packungsdichte der Fasern nahe den Kopfelementen, der Faserabstand ist jedoch nicht wesentlich, da der Abstand den Strom während des Betriebs nicht wesentlich beeinflusst.In 9 and 2A are six rows of fibers 12 on both sides of a gas distribution line 52 shown, which crosses the length of the rows along the base part of the fibers. The molded connection end areas 12b " open into the permeate pan 43b , Because the areas 12u ' and 12b ' of the individual fibers 12 are cast in and the fibers 12 are preferably 1% to 2% longer than the fixed distance between the upper and lower head elements 41u and 41b , the fibers between mutually opposite head elements run essentially parallel to one another, but are, in particular, arranged parallel to one another near the head element. Also the connection end areas 12u " and 12b " the fibers protruding from the head members with exposed open ends are held parallel to each other. The fibers are below the bottom of the lower head element 41b and above the top of the top header 41u in front. The choice of fiber spacing in the head element determines the packing density of the fibers near the head elements, but the fiber spacing is not essential since the spacing does not significantly affect current during operation.

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 43u an einer Platte 19 mit vertikal voneinander beabstandeten Durchgängen 34, durch die ein Gewindebolzen 35 eingesetzt und mit einer Mutter 36 gesichert wird. Der Gewindebolzen 35 befindet sich in einem festen Befestigungsblock 37.Since the length of the fiber normally changes during operation, the extent of the change depending on the particular fiber composition, and the distance between the upper and lower head elements is critical, it is desirable to mount the head elements such that one in the vertical direction relative to the other is adjustable, as indicated by arrow V. This is done by attaching the tub 43u on a plate 19 with vertically spaced passages 34 through which a threaded bolt 35 used and with a mother 36 is secured. The threaded bolt 35 is in a fixed mounting block 37 ,

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 52, wie z. B. ein perforiertes Luftrohr, liefert Luft in den Strang, so dass Gas- (Luft-) Blasen nach oben steigen, wobei sie an den Außenflächen der Fasern hängen bleiben und diese somit auf effiziente Weise waschen. Falls gewünscht, können zusätzliche Luftrohre 52' auf beiden Seiten des Strangs nahe dem unteren Kopfelement 41b platziert sein, wie als Phantomdarstellung gezeigt, um eine zusätzliche Luftwaschleistung zu erzeugen. Ob Permeat durch den Port 45u aus dem oberen Kopfelement oder durch den Port 45b aus dem unteren Kopfelement oder aus beiden entnommen wird, hängt von der speziellen Anwendung ab, in sämtlichen Fällen weisen die Fasern jedoch im wesentlichen eine vertikal Orientierung auf.The fiber density in a head element is preferably selected such that the maximum membrane surface area per unit volume of the substrate is achieved without impairing the circulation of the substrate through the strand. A gas distribution facility 52 , such as B. a perforated air tube, delivers air into the strand so that gas (air) bubbles rise up, getting stuck on the outer surfaces of the fibers and thus washing them efficiently. If desired, additional air pipes can be used 52 ' on both sides of the strand near the lower header 41b be placed as shown in phantom to create additional air washing performance. Whether permeate through the port 45u from the top header or through the port 45b Removed from the lower header or from both depends on the particular application, but in all cases the fibers are essentially vertical in orientation.

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.

10 zeigt eine typische Anordnung, die als "an der Wand montierte Gruppe" bezeichnet wird und die mindestens zwei nebeneinander angeordnete Stränge aufweist, die generell mit den Bezugszeichen 40 und 40' mit Fasern 42 und 42' bezeichnet sind; die Fasern 42 sind in die oberen und unteren Kopfelemente 41u bzw. 41b eingegossen; und die Fasern 42' sind in Kopfelemente 41u' und 41b' eingegossen; die Kopfelemente 41u und 41b sind mit Permeat-Auffangeinrichtungen 46u bzw. 46b ausgerüstet; die Kopfelemente 41u' und 41b' sind mit Permeat-Auffangeinrichtungen 46u' bzw. 46b' ausgerüstet; und die Stränge nutzen gemeinsam eine Gasverteileinrichtung 50. Eine "Gruppe" von Strängen wird typischerweise zum Nachrüsten eines großen tiefen Tanks benutzt, aus dem Permeat mittels einer Vakuumpumpe entnommen werden soll. In einem großen Behälter können mehrere Gruppen von Strängen nebeneinander in einem Tank liegend verwendet werden. Jeder Strang weist mehrere Reihen (von denen nur eine gezeigt ist) von Fasern 42 und 42' in oberen Kopfelementen 41u und 41u' und unteren Kopfelementen 41b bzw. 41b' auf, und Arme 51 und 51' der Gasverteileinrichtung 50 sind zwischen den unteren Kopfelementen 41b und 41b' nahe ihren Basisteilen angeordnet. Die oberen Kopfelemente 41u und 41u' sind an einem ihrer Enden mit Befestigungsklammern 53 und 53' und geeigneten Befestigungsmitteln, wie z. B. Schrauben 54, an einer vertikalen Innenfläche der Wand W eines Tanks befestigt. Die Wand W dient somit als Beabstandungseinrichtung, die den Abstand zwischen den oberen und unteren Kopfelementen fixiert. Jedes obere Kopfelement ist mit einer Permeat-Auffangwanne 43u b zw. 43u' versehen, die mit Permeat-Entnahmeleitungen 45u und 45u' und mit einer Permeat-Sammellei tung 46u verbunden ist, durch die Permeat, das in die Auffangwannen gefiltert wird, kontinuierlich entnommen wird. Jedes Kopfelement ist um seine Peripherie herum abdichtend mit der Peripherie jeder anderen Auffangwanne verbondet. 10 shows a typical arrangement, referred to as a "wall-mounted group", which has at least two strands arranged side by side, generally with the reference numerals 40 and 40 ' with fibers 42 and 42 ' are designated; the fibers 42 are in the top and bottom headers 41u respectively. 41b cast; and the fibers 42 ' are in header elements 41u ' and 41b ' cast; the head elements 41u and 41b are with permeate collection devices 46u respectively. 46b equipped; the head elements 41u ' and 41b ' are with permeate collection devices 46u ' respectively. 46b ' equipped; and the strands share a gas distribution device 50 , A "group" of strands is typically used to retrofit a large deep tank from which permeate is to be removed using a vacuum pump. In a large container, multiple groups of strands can be used side by side in a tank. Each strand has several rows (only one of which is shown) of fibers 42 and 42 ' in upper head elements 41u and 41u ' and lower head elements 41b respectively. 41b ' on, and arms 51 and 51 ' the gas distribution device 50 are between the lower head elements 41b and 41b ' arranged near their base parts. The top head elements 41u and 41u ' are on one of their ends with fastening clips 53 and 53 ' and suitable fasteners such. B. screws 54 , attached to a vertical inner surface of the wall W of a tank. The wall W thus serves as a spacing device which fixes the distance between the upper and lower head elements. Each upper head element is equipped with a permeate drip pan 43u respectively. 43u ' provided with permeate extraction lines 45u and 45u ' and with a permeate manifold 46u is connected, through which permeate, which is filtered into the drip pans, is continuously removed. Each head element is sealed around its periphery to the periphery of every other drip pan.

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 41u,41b und 41u',41b' gebildet werden, wobei jedes Array Fasern aufweist, die entlang der Länge 'l' in Querrichtung jedes Kopfelements verlaufen. Luftrohre auf beiden Seiten eines Strangs reinigen die Fasern auf effektive Weise, wenn weniger als 30 Arrays zwischen den Luftrohren vorgesehen sind. Ein Strang mit mehr als 30 Arrays wird vorzugsweise ebenfalls von der Mitte aus mit Luft versorgt, wie durch das Luftrohr 52 in 9 dargestellt.The strand fibers shown in this perspective view (of which only one array is shown for clarity) are in the form of an elongated rectangular parallelepiped, the sides of which are irregularly shaped due to the arbitrary displacement of the fibers from one side to the other as they move back and forth when immersed in a substrate. An elongated rectangular parallelepiped shape is preferred because it enables fibers to be packed tightly and yet allows the fiber surfaces to be washed with bubbles. In this form, a strand can have 10 to 50 fiber arrays across the width 'w' in the longitudinal direction of the head elements 41u . 41b and 41u ' . 41b ' are formed, each array having fibers that run along the length 'l' in the transverse direction of each head member. Air tubes on both sides of a strand effectively clean the fibers when there are fewer than 30 arrays between the air tubes. A string of more than 30 arrays is preferably also supplied with air from the center, such as through the air tube 52 in 9 shown.

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 41u und 41b eingegossen. Die offenen Enden sämtlicher Fasern in den Kopfelementen 41b und 41b' weisen nach unten in die Auffangzonen in den Auffangwannen 43b bzw. 43b', und diejenigen sämtlicher Fasern in den Kopfelementen 41u und 41u' weisen nach unten in die Auffangzonen in den Auffangwannen 43u bzw. 43u'. Die Entnahmenleitungen 45u und 45u' sind mit der Permeat-Sammelleitung 46u verbunden, durch die sich in den oberen Auffangwannen 43u und 43u' ansammelndes Permeat typischerweise kontinuierliche entnommen wird. Wenn der Permeatstrom groß genug ist, kann er auch über die Entnahmeleitungen 45b und 45b', die mit der Permeat-Sammelleitung 46b verbunden sind, von den Auffangwannen 43b und 43b' entnommen werden. Wenn Permeat in der gleichen Ebene entnommen wird, in der die Permeat-Entnahmeleitungen 45u, 45u' und die Sammelleitung 46u angeordnet sind, und der Transmembran-Differentialdruck der Fasern im Bereich von 35 – 75 kPa (5 – 10 psi) liegt, kann die Sammelleitung 46u mit der Saugseite der Zentrifugalpumpe verbunden werden, die eine angemessene erforderliche Zulaufhöhe (NPSH) erzeugt.Thus, when approximately 100 fibers are arranged closely together along the length 'l' in the transverse direction of an array and 25 arrays are provided in one strand in a header with a width 'w' in the transverse direction, the opposite terminal end regions of 2500 fibers in that head elements 41u and 41b cast. The open ends of all fibers in the headers 41b and 41b ' point down into the collecting zones in the collecting trays 43b respectively. 43b ' , and those of all fibers in the head elements 41u and 41u ' point down into the collecting zones in the collecting trays 43u respectively. 43u ' , The sampling lines 45u and 45u ' are with the permeate manifold 46u connected through itself in the upper sumps 43u and 43u ' accumulating permeate is typically extracted continuously. If the permeate flow is large enough, it can also be via the extraction lines 45b and 45b ' that with the permeate manifold 46b are connected by the sumps 43b and 43b ' be removed. If permeate is withdrawn at the same level as the permeate extraction lines 45u . 45u ' and the manifold 46u are arranged, and the transmembrane differential pressure of the fibers is in the range of 35-75 kPa (5-10 psi), the manifold can 46u be connected to the suction side of the centrifugal pump, which generates an appropriate required inlet height (NPSH).

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 46u und Entfernen des Fluids durch die untere Sammelleitung 46b rückgespült werden. Typischerweise können 3 bis 30 Stränge zum Herstellen einer internen Fluidverbindung durch die Sammelleitungen, die Permeat-Entnahmeeinrichtung und die Fasern und zum Herstellen einer externen Fluidverbindung durch eine Luftsammelleitung miteinander gekoppelt werden. Da die Permeat-Entnahmeeinrichtung auch zum Rückspülen verwendet wird, wird sie generell als "Flüssigkeitszirkulationseinrichtung" und nur dann als Permeat-Entnahmeeinrichtung bezeichnet, wenn sie zum Entnehmen von Permeat verwendet wird.Generally, the permeate is withdrawn from both the top and bottom headers until the current is reduced to a level so low that backwashing of the fibers is required. The strands can be made by introducing a backwash fluid through the upper permeate collection line 46u and removing the fluid through the lower manifold 46b be backwashed. Typically, 3 to 30 strands can be coupled together to establish an internal fluid connection through the manifolds, the permeate extraction device and the fibers and to establish an external fluid connection through an air manifold. Since the permeate removal device is also used for backwashing, it is generally referred to as a "liquid circulation device" and only as a permeate removal device if it is used to remove permeate.

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 Kontakt 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 anchored in the headers are. This is because (i) the permeate is essentially pure water with a smaller specific weight than that of Is 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 50 unterhalb des Basisteils des Faserbündels, vorzugsweise unterhalb der horizontalen Ebene durch die horizontalen Mittellinien der Kopfelemente. Das Sammelrohr 50 ist vorzugsweise in zwei perforierte Arme 51 und 51' unterteilt, die den Basisteilen der Kopfelemente 41b bzw. 41b' benachbart angeordnet sind, so dass bei Luftaustrag durch Löcher in jedem Bereich 51 und 51' Blasensäulen benachbart zu den Faserenden aufsteigen und danach entlang den Fasern durch die Stränge strömen. Falls gewünscht, können (nicht gezeigte) zusätzliche Bereiche verwendet werden, die den Basisteilen der unteren Kopfelemente benachbart sind, sich jedoch auf der Außenseite jedes unteren Kopfelements befinden, um zusätzliche Luftsäulen entlang den Außenflächen der Fasern zu erzeugen.An air distribution manifold runs adjacent to the strands 50 below the base part of the fiber bundle, preferably below the horizontal plane through the horizontal center lines of the head elements. The manifold 50 is preferably in two perforated arms 51 and 51 ' divided that the basic parts of the head elements 41b respectively. 41b ' are arranged adjacent so that when air is discharged through holes in each area 51 and 51 ' Ascend bubble columns adjacent to the fiber ends and then flow along the fibers through the strands. If desired, additional areas (not shown) may be used which are adjacent to the base portions of the lower header but located on the outside of each lower header to create additional air columns along the outer surfaces of the fibers.

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 51 und 51' in die obere Fläche jedes Kopfelements eingebettet sein und können die Fasern um den Bereich herum eingegossen sein, wodurch sichergestellt wird, dass die Luftdurchgänge in den Bereichen 51 und 51' nicht mit Gießmasse verstopft werden. Falls gewünscht, können zusätzliche Arme der Luftrohre auf jeder Seite jedes unteren Kopfelements angeordnet sein, so dass Fasern von jedem Kopfelement durch Säulen von beiden Querseiten aufsteigender Luft gewaschen werden.The type of gas (air) manifold is not critical, provided that it provides bubbles in a preferred size range of about 1 mm to 25 mm, measured 1 cm to 50 cm from the passages, in to which they are generated. If desired, any area 51 and 51 ' embedded in the top surface of each head member and the fibers can be molded around the area, thereby ensuring that the air passages in the areas 51 and 51 ' not to be clogged with casting compound. If desired, additional arms of the air tubes can be placed on either side of each lower header so that fibers from each header are supported by columns of both sides of the rising air.

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 generally with a continuous air flow can be achieved. 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.

11 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Anordnung, die als "freistehende Gruppe" von Strängen bezeichnet wird, von denen zwei mit dem Bezugszeichen 60 versehen sind. Die Gruppe wird als "freistehend" bezeichnet, da die Beabstandungseinrichtung zwischen den Kopfelementen mit den Strängen versehen ist, und zwar ist dies normalerweise so, weil das Befestigen der Stränge an der Wand eines Behälters weniger effektiv ist als das Platzieren der Gruppe in einem Abstand zu einer Wand. Im übrigen ist die Gruppe 60 analog zu der in 10 gezeigten, an der Wand montierten Gruppe ausgebildet. 11 shows a schematic representation of a further embodiment of an arrangement, which is referred to as a "free-standing group" of strands, two of which have the reference symbol 60 are provided. The group is said to be "free-standing" because the spacer between the headers is provided with the strands, usually because the fastening of the strands to the wall of a container is less effective than placing the group at a distance a wall. For the rest is the group 60 analogous to that in 10 shown, formed on the wall mounted group.

Jede Gruppe 60 mit Fasern 62 (von denen aus Gründen der Klarheit nur eine einzige Reihe der mehreren, in regelmäßigem Abstand voneinander angeordneten vertikalen Arrays gezeigt ist) ist zwischen oberen und unteren Sammelleitungen 61u und 61b in einem Substrat 'S' eingesetzt. Die unteren Kopfelemente ruhen auf dem Boden des Behälters. Die oberen Kopfelemente sind an starren vertikalen Luftrohren 71 und 71' befestigt, durch die Luft in eine rohrförmige Luftsammelleitung eingetragen wird, welche generell mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet ist. Die Sammelleitung 70 weist auf: (i) die vertikalen rohrförmigen Arme 71 und 71'; (ii) einen unteren querverlaufenden Arm 72, der über die Länge des unteren Kopfelements 61b' perforiert und an diesem befestigt ist, wobei der Arm 72 mit einem längsverlaufenden rohrförmigen Arm 73 und wahlweise einem weiteren (nicht gezeigten) längsverlaufenden Arm 73', der auf der von den Kopfelementen entfernten Seite spiegelbildlich zu dem Arm 73 ausgebildet ist, in Verbindung steht; und (iii) querverlaufende Arme 74 und 74' in offener Verbindung mit 72 und 73, wobei die Arme 74 und 74' entlang den sichtbaren Querseiten der Kopfelemente 61b und 61b' perforiert sind und 74 und 74' mit dem rohrförmigen Arm 73' in Verbindung stehen können, wenn letzterer vorgesehen ist. Die vertikalen Luftrohre 71 und 71' haben auch die zusätzliche Funktion einer Beabstandungseinrichtung zwischen dem ersten oberen schen dem ersten oberen Kopfelement und dem ersten unteren Kopfelement inne, und da die übrigen Kopfelemente in der Gruppe in ähnlicher (nicht gezeigter) Weise durch starre Leitungen miteinander verbunden sind, werden die Kopfelemente in vertikaler Richtung und Querrichtung voneinander beabstandet gehalten. Da sämtliche Arme der Luftsammelleitung in offener Verbindung mit der Luftversorgung stehen, wird die gleichmäßige Luftverteilung vereinfacht.Every group 60 with fibers 62 (of which only a single row of the plurality of regularly spaced vertical arrays is shown for clarity) is between the upper and lower manifolds 61u and 61b used in a substrate 'S'. The lower head elements rest on the bottom of the container. The upper head elements are on rigid vertical air pipes 71 and 71 ' attached, through which air is introduced into a tubular air manifold, which is generally designated by the reference number 70 is designated. The manifold 70 has: (i) the vertical tubular arms 71 and 71 '; (ii) a lower transverse arm 72 that runs the length of the bottom header 61b ' is perforated and attached to it, the arm 72 with a longitudinal tubular arm 73 and optionally another longitudinal arm (not shown) 73 ' , the mirror image of the arm on the side removed from the head elements 73 is trained, communicates; and (iii) transverse arms 74 and 74 ' in open connection with 72 and 73 , with arms 74 and 74 ' along the visible transverse sides of the head elements 61b and 61b ' are perforated and 74 and 74 ' with the tubular arm 73 ' can be connected if the latter is provided. The vertical air pipes 71 and 71 ' also have the additional function of a spacer between the first upper head element and the first lower head element and since the remaining head elements in the group are connected to one another in a similar way (not shown) by rigid lines, the head elements become more vertical Direction and transverse direction kept apart. Since all arms of the air manifold are openly connected to the air supply, the even air distribution is simplified.

Wie oben beschrieben, sind die Kopfelemente 61u und 61u' jeweils fluiddicht mit Auffangzonen in Auffangwannen 63u bzw. 63u' verbunden und weist jede Wanne Entnahmeleitungen 65u und 65u' auf, die mit längsverlaufenden Flüssigkeitsleitungen 81 und 81' verbunden sind. Analog dazu sind Kopfelemente 61b und 61b' jeweils fluiddicht mit Auffangzonen in Auffangwannen 63b bzw. 63b' verbunden und weist jede Wanne Entnahmeleitungen 65b und 65b' auf, die mit (nicht gezeigten) längsverlaufenden Leitungen 82 und 82' verbunden sind. Wie dargestellt, sind Entnahmeleitungen sowohl für die oberen als auch die unteren Kopfelemente und sowohl vor als auch hinter den Kopfelementen gezeigt. In vielen Fällen wird Permeat nur von einer oberen Sammelleitung entnommen, die nur auf einer Seite des oberen Kopfelements vorgesehen ist. Eine untere Sammelleitung ist zum Rückspülen vorgesehen. Das Rückspülfluid strömt typischerweise durch die obere Sammelleitung, durch die Fasern und in die untere Sammelleitung. Die zusätzlichen Sammelleitungen an den hinteren Enden der oberen und unteren Kopfelemente führen nicht nur zu einer gleichmäßigeren Verteilung des Rückspülfluids, sondern bieten auch eine Halterung für die miteinander verbundenen Kopfelemente. Es ist offensichtlich, dass bei Nichtvorhandensein der hinteren oberen Verbindungsleitung 81' ein oberes Kopfelement, wie z. B. 61u, durch eine andere Verbindung mit dem Kopfelement 61u' oder eine Beabstandungsstrebe zwischen den Kopfelementen 61u und 61b von dem unteren Kopfelement beabstandet sein muss.As described above, the headers are 61u and 61u ' each fluid-tight with collecting zones in collecting trays 63u respectively. 63u ' connected and has each tub extraction lines 65u and 65u ' on that with longitudinal liquid lines 81 and 81 ' are connected. Header elements are analogous to this 61b and 61b ' each fluid-tight with collecting zones in collecting trays 63b respectively. 63b ' connected and has each tub extraction lines 65b and 65b ' on, with (not shown) longitudinal lines 82 and 82 ' are connected. As shown, sampling lines are shown for both the top and bottom headers and both in front of and behind the headers. In many cases, permeate is only taken from an upper manifold that is provided only on one side of the upper header. A lower manifold is provided for backwashing. The backwashing fluid typically flows through the top manifold, through the fibers and into the bottom manifold. The additional manifolds at the rear ends of the upper and lower head elements not only result in a more uniform distribution of the backwashing fluid, but also provide a holder for the head elements connected to one another. It is obvious that in the absence of the rear upper connecting pipe 81 ' an upper head element, such as. B. 61u , by a different connection to the head element 61u ' or a spacer strut between the head elements 61u and 61b must be spaced from the lower head element.

Bei dem dargestellten optimalen Durchführmodus 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 81 bzw. 81' koppelbar sind. Analog dazu ist jedes untere Kopfelement mit (nicht gezeigten) unteren Leitungen 82 und 82' verbunden, und/oder sind Beabstandungsstreben zum Verleihen einer zusätzlichen Steifigkeit vorgesehen, und zwar abhängig von der Anzahl von miteinander zu verbindender Kopfelemente. Permeat wird durch eine obere Leitung entnommen, und sämtliche Rohrverbindungen, einschließlich der Luftverbindung, befinden sich oberhalb des Flüssigkeitspegels in dem Behälter.In the optimal execution mode shown, each upper head element is provided with rigid PVC pipe nipples, which are connected by means of fittings such. B. L-gene and T-shaped elements, with the upper lines 81 respectively. 81 ' can be coupled. Similarly, each lower header is with lower leads (not shown) 82 and 82 ' connected, and / or spacing struts are provided to impart additional rigidity, depending on the number of head elements to be connected. Permeate is withdrawn through an upper line and all pipe connections, including the air connection, are above the liquid level in the container.

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 should be used, the positioning of the liquid and air manifolds and the convection pattern in the tank.

14-17 zeigen spezifische Darstellungen bevorzugter Ausführungsformen des zylindrischen vertikalen Strangs. 14 zeigt eine Seitenansicht im Querschnitt mit schematischer Darstellung eines vertikalen zylindrischen Strangs 210, der auf dem Boden F eines Tanks ruht, wobei der Strang zwei ähnlich ausgeführte obere und untere zylindrische Endkappen 221 bzw. 222 aufweist, die als Permeat-Auffangwannen dienen. Bohrungen 226 und 227 in den oberen und unteren Endkappen sind mit Permeat-Entnahmerohren 231 bzw. 232 versehen, die mit diesen in fluiddichter Verbindung stehen. Permeat, das durch die Rohre entnommen wird, wird in einer Permeat-Entnahmesammelleitung 230 zusammengeführt. In jede Endkappe ist ein fertiges oberes/unteres Kopfelement direkt eingeformt, wobei das obere Kopfelement 223 im wesentlichen identisch mit dem unteren Kopfelement 224 ausgeführt ist. Jedes Kopfelement wird durch Eingießen von Fasern 212 in ein Gießharz, wie z. B. einem Polyurethan- oder einem Epoxidharz, mit ausreichender Steifigkeit zum Halten und Abdichten der Fasern unter Betriebsbedin gungen hergestellt. Eine handelsübliche Endkappe für ein Polyvinylchlorid"PVC"-Rohr ist die bevorzugteste Variante; bei Strängen mit großem Flächenbereich werden größere Kopfelemente von handelsüblichen glasfaserverstärkten Endkappen für zylindrischen Tanks gebildet. Es ist wichtig, dass die Fasern einander nicht berühren, sondern durch ausgehärtetes Harz voneinander beabstandet sind. Es ist ferner wichtig, dass das ausgehärtete Harz unter Betriebsbedingungen des Strangs an den unteren Bereichen 212' jeder Faser haftet und diese gegen Fluidleckage abdichtet. Eine Sichtprüfung einer Abdichtung erfolgt an den Peripherien der Fasern, die an den oberen (vorderen) und unteren (hinteren) Seiten 223u bzw. 223b des oberen Kopfelements 223 und den vorderen und hinteren Seiten 224u bzw. 224b des unteren Kopfelements 224 abgedichtet sind. Es kann ein herkömmliches fertiges Kopfelement verwendet werden, bei dem die Enden 212" der Fasern mit der Unterseite 224b (im wesentlichen in der gleichen Ebene) bündig sind. Beim optimalen Durchführmodus stehen die offenen Enden 212" der Fasern von der unteren (hinteren oder Boden-) Seite 224b vor, obwohl dies durch eine undurchsichtige Endkappe nicht zu sehen ist. 14 - 17 show specific representations of preferred embodiments of the cylindrical vertical strand. 14 shows a side view in cross section with a schematic representation of a vertical cylindrical strand 210 , which rests on the bottom F of a tank, the strand of two having similar designs upper and lower cylindrical end caps 221 respectively. 222 has that serve as permeate sumps. drilling 226 and 227 in the upper and lower end caps are with permeate sampling tubes 231 respectively. 232 provided that are in fluid-tight connection with these. Permeate that is withdrawn through the pipes is in a permeate extraction manifold 230 merged. A finished upper / lower head element is directly molded into each end cap, the upper head element 223 essentially identical to the lower head element 224 is executed. Each head element is made by pouring fibers 212 in a resin, such as. B. a polyurethane or an epoxy resin, with sufficient rigidity to hold and seal the fibers under operating conditions. A commercially available end cap for a polyvinyl chloride "PVC" pipe is the most preferred variant; for strands with a large surface area, larger head elements are formed by commercially available glass fiber reinforced end caps for cylindrical tanks. It is important that the fibers do not touch each other, but are spaced apart by hardened resin. It is also important that the cured resin under operating conditions of the strand at the lower areas 212 ' each fiber adheres and seals it against fluid leakage. A visual inspection of a seal is carried out on the peripheries of the fibers, on the upper (front) and lower (rear) sides 223u respectively. 223b of the top header 223 and the front and back sides 224u respectively. 224b of the lower header 224 are sealed. A conventional finished head member can be used with the ends 212 ' of the fibers with the bottom 224b (essentially on the same level). The optimal ends are in the open ends 212 ' of the fibers from the lower (rear or bottom) side 224b before, although this cannot be seen through an opaque end cap.

Das fertige obere Kopfelement 223 (das fixierende Laminiermittel) bleibt an der Peripherie der Endkappe 221 haften, wenn das flüchtige Laminiermittel durch eine Bohrung 226 im oberen Kopfelement entfernt wird; und analog bleibt das fertige untere Kopfelement 224 an der Peripherie der Endkappe 222 haften, wenn das flüchtige Laminiermittel durch eine Bohrung 227 entfernt wird.The finished top header 223 (the fixing laminating agent) remains on the periphery of the end cap 221 stick if the volatile laminating agent through a hole 226 is removed in the upper head element; and the finished lower head element remains the same 224 on the periphery of the end cap 222 stick if the volatile laminating agent through a hole 227 Will get removed.

Die Strangfasern 212 sind vorzugsweise in Arrays ausgebildet, die in einer geometrischen Konfiguration, wie z. B. einer spiralförmigen Rolle, gebündelt sind. Ein Kopfelement wird analog zu der Art und Weise hergestellt, die anhand von 4 beschrieben worden ist, und zwar durch Eingießen des unteren Endes der spiralförmigen Rolle. 14A, die eine Unteransicht der hinteren Seite 224b des Kopfelements 224 zeigt, ist eine Darstellung des spiralförmigen Musters von Öffnungen in den Enden 212" der Fasern. Bevorzugt wird vor dem Aufrollen des Arrays zu einer Spirale ein Einblasrohr 240 (in 15A gezeigt) mit einem starren Luftzuführrohr 242 in das Array platziert, so dass beim Herstellen einer spiralförmigen Rolle das Luftzuführrohr mittig axial in der Rolle gehalten wird.The strand fibers 212 are preferably formed in arrays that are in a geometric configuration, such as. B. a spiral roll are bundled. A head element is produced in a manner analogous to the way that is based on 4 by pouring the lower end of the spiral roller. 14A who have a bottom view of the back side 224b of the head element 224 shows an illustration of the spiral pattern of openings in the ends 212 ' of the fibers. An injection tube is preferred before the array is rolled up into a spiral 240 (in 15A shown) with a rigid air supply pipe 242 placed in the array so that the air supply tube is held axially in the middle of the roll when producing a spiral roll.

14B zeigt eine Unteransicht der hinteren Seite 224b mit einer weiteren Konfiguration, bei der eine Folge kreisförmiger Arrays mit immer größer werdendem Durchmesser ausgebildet ist, wobei jedes um einen kleinen vorbestimmten Betrag größer ist als das vorherige und die Arrays vorzugsweise klebend an dem jeweils nächsten nahe ihren oberen bzw. unteren Peripherien befestigt sind, um eine dichte zylindrische Fasermasse zu bilden. Bei einer solchen Fasermasse, die als eine Folge von kreisförmigen Ringen bezeichnet wird, wird jedes Array sowohl an einem angrenzenden Array mit einem nächstkleineren Durchmesser als auch einem angrenzenden Array mit einem nächstgrößeren Durchmesser befestigt, mit Ausnahme der innersten und äußersten Arrays, die die kleinsten bzw. größten Durchmesser aufweisen. Das Muster in dem Kopfelement 224 zeigt die Enden 212" der Fasern nach dem Eingießen der ineinandergeschachtelten Arrays. 14B shows a bottom view of the rear side 224b with a further configuration in which a series of circular arrays with ever increasing diameter is formed, each being a small predetermined amount larger than the previous one and the arrays are preferably adhesively attached to the next one near their upper and lower peripheries, to form a dense mass of cylindrical fibers. In such a mass of fiber, referred to as a series of circular rings, each array is attached to both an adjacent array with a next smaller diameter and an adjacent array with a next larger diameter, with the exception of the innermost and outermost arrays, which are the smallest and have the largest diameter. The pattern in the header 224 shows the ends 212 ' the fibers after pouring the nested arrays.

14C zeigt eine Unteransicht einer unteren (hinteren) Seite 224b mit mehreren Arrays, die in dem Kopfelement 224 saitenartig angeordnet sind. Die Arrays sind auf Streifenpaaren ausgebildet, von denen jedes eine Länge entsprechend seiner Position als Saite in einem Gießring aufweist, in den die Strangfasern eingegossen werden sollen. Das heißt, dass jedes Array auf Streifen mit abnehmender Breite ausgebildet ist, und zwar gemessen von dem mittleren Array aus, das auf einem Streifen mit einer Breite ausgebildet ist, die geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Gießrings, in den der Stapel eingegossen werden soll. Die Arrays sind in dem Ring gestapelt, wobei das breiteste Array in seiner Position dem Ringdurchmesser entspricht. Bei einer gewählten Faser 212 gilt, dass je größer der in einem Strang benötigte Flächenbereich ist, desto größer ist die Anzahl von Fasern in jedem Array, desto größer ist der Durchmesser des Rings und desto breiter ist jedes saiten artige Array. Die mehreren Arrays werden vorzugsweise durch Beschichten der Faserflächen mit einem Kleber vor dem Platzieren eines Streifens des nachfolgenden Arrays auf die Faser miteinander verklebt. Alternativ können die gebündelten Arrays mit einem Gummiband gehalten werden, bevor sie in den Gießring eingesetzt werden. Das daraus resultierende saitenartige Muster in dem Kopfelement 224 zeigt die Enden 212" der Fasern nach dem Eingießen der ineinandergeschachtelten Arrays. 14C shows a bottom view of a lower (rear) side 224b with multiple arrays in the header 224 are arranged like a string. The arrays are formed on pairs of strips, each of which has a length corresponding to its position as a string in a casting ring into which the strand fibers are to be cast. That is, each array is formed on strips of decreasing width, measured from the central array, which is formed on a strip of width slightly smaller than the inside diameter of the pouring ring into which the stack is to be poured , The arrays are stacked in the ring, with the widest array in position corresponding to the ring diameter. With a chosen fiber 212 applies that the larger the area required in a strand, the greater the number of fibers in each array, the larger the diameter of the ring and the wider each string-like array. The multiple arrays are preferably glued together by coating the fiber surfaces with an adhesive before placing a strip of the subsequent array on the fiber. Alternatively, the bundled arrays can be held with a rubber band before being inserted into the casting ring. The resulting string-like pattern in the head element 224 shows the ends 212 ' the fibers after pouring the nested arrays.

Ein Detail eines Einblasrohrs 240 ist in 15A gezeigt. Das sternenförmige Einblasrohr 240 mit radial nach außen vorstehenden rohrförmigen Armen 241 und einem mittig angeordneten Zuführansatz 242 liefert Luft, die in die rohrförmigen Arme geleitet und über Luftdurchgänge in den Wänden der Arme in das Substrat ausgetragen wird. Ein mit dem mittig angeordneten Zuführansatz 242 verbundenes Luftzuführrohr 244 liefert Luft zu dem Einblasrohr 240. Das untere Ende des mittig angeordneten Ansatzes 242 ist mit kurzen vorstehenden Nippeln 245 versehen, deren innere Enden mit dem Ansatz verlötet sind. Die äußeren Enden der Nippel weisen Gewinde auf. Der mittig angeordnete Ansatz und die Nippel sind leicht in die Mitte der Strangfasermasse einsetzbar. Nach dem mittigen Positionieren werden die Arme 241, die an einem Ende ein Gewinde aufweisen, mit den äußeren Enden der Nippel verschraubt.A detail of an injection pipe 240 is in 15A shown. The star-shaped injection pipe 240 with radially outwardly projecting tubular arms 241 and a centrally located feed attachment 242 provides air that is directed into the tubular arms and discharged into the substrate via air passages in the walls of the arms. One with the centrally positioned feed attachment 242 connected air supply pipe 244 delivers air to the blowing tube 240 , The lower end of the centrally located approach 242 is with short protruding nipples 245 provided, the inner ends are soldered to the approach. The outer ends of the nip pel have threads. The centrally located approach and the nipples can easily be inserted in the middle of the strand fiber mass. After centering the arms 241 , which have a thread at one end, screwed to the outer ends of the nipples.

Gemäß 14 ruht die untere Endkappe 222 auf dem Boden F eines Tanks nahe einer vertikalen Wand W, an der eine vertikale Befestigungsstrebe 252 mit geeigneten Befestigungsmitteln, wie z. B. einer Mutter 253 und einer Schraube 254, befestigt ist. Eine U-förmige Klammer 251 steht seitlich von dem Basisteil der Befestigungsstrebe 252 vor. Die Arme der U-förmigen Klammer halten die Peripherie der oberen Endkappe 221, und um sicherzustellen, dass die Endkappe in ihrer Position verbleibt, wird sie mit einer (nicht gezeigten) rechtwinkligen Klammer und Befestigungsmitteln an der U-förmigen Klammer befestigt. Ein Schlitz in der Befestigungsstrebe 252 ermöglicht es, dass die U-förmige Klammer angehoben oder abgesenkt werden kann, so dass der gewünschte Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Seiten 223b und 224u der oberen bzw. unteren Kopfelemente um einen gewünschten Betrag kleiner ist als die Länge einer eingegossenen Faser, und zwar gemessen zwischen diesen Flächen. Die Einstellbarkeit ist besonders dann wünschenswert, wenn sich die Faserlänge während des Betriebs normalerweise verändert.According to 14 the lower end cap rests 222 on the bottom F of a tank near a vertical wall W, on which a vertical fastening strut 252 with suitable fasteners, such as. B. a mother 253 and a screw 254 , is attached. A U-shaped bracket 251 stands laterally from the base part of the fastening strut 252 in front. The arms of the U-shaped bracket hold the periphery of the upper end cap 221 , and to ensure that the end cap remains in place, it is attached to the U-shaped bracket with a right angle bracket (not shown) and fasteners. A slot in the strut 252 allows the U-shaped bracket to be raised or lowered so that the desired distance between opposite sides 223b and 224u the upper or lower head elements is a desired amount smaller than the length of a cast fiber, measured between these surfaces. The adjustability is particularly desirable when the fiber length normally changes during operation.

Gemäß 14 wird, wenn gewünscht wird, Permeat nur von dem oberen Rohr 231 zu entnehmen, ein Permeat-Verbindungsrohr 233 (in Phantomdarstellung gezeigt) durch die Kopfelemente 223 und 224 in die Masse von Strangfasern 212 eingesetzt, wodurch die Permeat-Auffangzone 229 in der unteren Endkappe in offener Fluidverbindung mit der Permeat-Auffangzone 228 in der oberen Endkappe verbunden wird; und die Bohrung 227 wird mit einem Stopfen 225 verschlossen, wie in 15 gezeigt. Da es unter solchen Umständen unwichtig ist, wenn die unteren Enden 212" der Fasern eingesteckt sind und die Permeat-Auffangzone 229 keine wesentliche Funktion ausübt, kann die Zone 229 mit Gießharz gefüllt werden.According to 14 if desired, permeate is only from the top tube 231 see a permeate connection pipe 233 (shown in phantom) by the head elements 223 and 224 into the bulk of strand fibers 212 used, creating the permeate collection zone 229 in the lower end cap in open fluid communication with the permeate collection zone 228 is connected in the upper end cap; and the hole 227 comes with a stopper 225 locked as in 15 shown. Because in such circumstances it is unimportant if the lower ends 212 ' the fibers are inserted and the permeate collection zone 229 the zone cannot perform any essential function 229 be filled with resin.

16 zeigt einen Strang 270 mit oberen und unteren Endkappen, in die abgedichtete obere und untere Ring-Kopfelemente in oberen und unteren Ringen 220u bzw. 220b eingeformt sind, nachdem die Fasern in dem Strang auf Mängel geprüft worden sind. Ein starres Luftzuführrohr 245 wird wie oben beschrieben in der spiralförmigen Rolle positioniert, und das untere Ende der Rolle wird eingegossen, um ein unteres fertiges Kopfelement 274 zu bilden, in das das untere Ende 246 des Luftzuführrohrs eingegossen wird, wobei die Position der Arme 241 des Einblasrohrs gerade oberhalb der Oberseite 274u des Kopfelements 274 fixiert wird. 16 shows a strand 270 with top and bottom end caps, into the sealed top and bottom ring headers in top and bottom rings 220u respectively. 220b are molded in after the fibers in the strand have been checked for defects. A rigid air supply pipe 245 is positioned in the spiral roll as described above and the lower end of the roll is cast around a lower finished head member 274 to form in the bottom end 246 of the air supply pipe is poured in, the position of the arms 241 of the injection pipe just above the top 274U of the head element 274 is fixed.

Auf analoge Weise wird ein oberes Kopfelement 273 in dem Ring 220u ausgebildet und das obere Ende 247 des Luftzuführrohrs 245 durch eine axiale Bohrung 248 in der oberen Endkappe 271 eingesetzt, die über den Ring 220u geschoben wird, dessen Außenperipherie mit einem geeigneten Kleber beschichtet wird, um den Ring 220u in der Endkappe 271 abzudichten. Die Peripherie des oberen Endes 247 ist in der Endkappe 271 mit einer beliebigen herkömmlichen Dichtmasse abgedichtet.In an analogous way, an upper head element 273 in the ring 220u trained and the top end 247 of the air supply pipe 245 through an axial bore 248 in the top end cap 271 used that over the ring 220u is pushed, the outer periphery of which is coated with a suitable adhesive, around the ring 220u in the end cap 271 seal. The periphery of the upper end 247 is in the end cap 271 sealed with any conventional sealant.

17 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Strangs 280, bei der ein starres Permeatrohr 285 konzentrisch in einem starren Luftzuführrohr 286 gehalten wird, welches axial in die Strangfasern 212 zwischen einander gegenüberliegenden oberen und unteren Kopfelementen 283 und 284 eingegossen wird, die in oberen und unteren Ringen 220u und 220b angeordnet sind, welche wiederum in Endkappen 281 bzw. 282 abgedichtet sind. Zur einfacheren Herstellung ist das untere Ende 285b des Permeatrohrs 285 mit einem Passsitz in einer Buchse 287 angeordnet und dort abgedichtet. Die Buchse 287 und das Ende 285b werden dann in das untere Ende 286b des Luftzuführrohrs 286 eingesetzt und dort abgedichtet, so dass die ringförmige Zone zwischen der Außenfläche des Permeatrohrs 285 und der Innenfläche des Luftzuführrohrs 286 Luft zu dem Basisteil der Fasern leitet, jedoch kein Permeat in die ringförmige Zone eintreten lässt. Das Luftzuführrohr wird dann auf ein Array platziert, und das Array wird zu einer Spirale aufgerollt, die an jedem Ende mit Gummibändern gehalten wird. Das untere Ende der Rolle wird in einen Ring 220b platziert, und ein unteres Ring-Kopfelement wird wie oben beschrieben mit einem fertigen Kopfelement 284 ausgebildet. Vorzugsweise wird ein relativ starres Elastomer mit einer Härte im Bereich von 50 Shore A bis ungefähr 20 Shore D verwendet, und bei der bevorzugtesten Variante wird ein Polyurethan mit einer Härte im Bereich von 50 Shore A bis ungefähr 20 Shore D verwendet, und zwar gemessen wie in ASTM D-790 beschrieben, wie z. B. PTU-921 von Canadian Poly-Tech Systems. Zum Herstellen des oberen fertigen Kopfelements 283 wird das Luftzuführrohr, wie in 5 verwendet, im Passsitz durch einen in einer mittigen Bohrung in einer Platte vorgesehenen O-Ring eingesetzt, um einen Verlust von Gießharz aus dem Ring und von flüchtigem Harz und Endbearbeitungsharzen, die eines nach dem anderen in den Ring eingegossen und ausgehärtet werden, zu vermeiden. Das untere fertige Kopfelement 284 ist mit darin eingebetteten Zwischenbereichen 212b' ausgebildet, wobei die Anschlussbereiche 212" von der hinteren Seite des Kopfelements vorstehen. Das obere fertige Kopfelement 283 ist mit darin eingebetteten Zwischenbereichen 212u' ausgebildet, wobei die Anschlussbereiche 212u" von der Vorderseite des Kopfelements vorstehen. Wenn die fertigen Kopfelemente 283 und 284 hergestellt sind und die Fasern auf Mängel geprüft worden sind, wird das obere Ende 286u des Luftzuführrohrs 296 durch eine mittige Bohrung 288 in der oberen Endkappe 281 eingesetzt und in der Bohrung mit einer Dichtmasse oder einem Kragen 289 abgedichtet. Vorzugsweise sind das Permeatrohr 285, das Luftzuführrohr 286 und der Kragen 289 aus PVC gefertigt, so dass sie leicht miteinander verklebbar sind, um leckdichte Verbindungen herzustellen. 17 shows a schematic representation of a further embodiment of a strand 280 , where a rigid permeate tube 285 concentric in a rigid air supply pipe 286 which is held axially in the strand fibers 212 between opposite top and bottom headers 283 and 284 is poured into the top and bottom rings 220u and 220b are arranged, which in turn in end caps 281 respectively. 282 are sealed. The bottom end is for easier manufacture 285b of the permeate tube 285 with a snug fit in a socket 287 arranged and sealed there. The socket 287 and the end 285b are then in the lower end 286b of the air supply pipe 286 inserted and sealed there, so that the annular zone between the outer surface of the permeate tube 285 and the inner surface of the air supply pipe 286 Air conducts to the base of the fibers but does not allow permeate to enter the annular zone. The air supply tube is then placed on an array and the array is rolled up into a spiral which is held at each end with rubber bands. The lower end of the roll is in a ring 220b placed, and a lower ring header is finished with a finished header as described above 284 educated. Preferably, a relatively rigid elastomer with a hardness in the range from 50 Shore A to approximately 20 Shore D is used, and in the most preferred variant, a polyurethane with a hardness in the range from 50 Shore A to approximately 20 Shore D is used, measured as described in ASTM D-790, e.g. B. PTU-921 from Canadian Poly-Tech Systems. For making the top finished head element 283 the air supply pipe, as in 5 used, fitted through an O-ring provided in a central bore in a plate to prevent loss of casting resin from the ring and volatile resin and finishing resins which are poured into the ring and cured one by one. The lower finished head element 284 is with intermediate areas embedded in it 212b ' trained, the connection areas 212 ' protrude from the rear of the head element. The top finished head element 283 is with intermediate areas embedded in it 212u ' trained, the connection areas 212u " protrude from the front of the head element. When the finished headers 283 and 284 are made and the fibers have been checked for defects, the upper end 286u of the air supply pipe 296 through a central hole 288 in the top end cap 281 inserted and in the hole with a sealant or a collar 289 sealed. Preferably the permeate tube 285 , the air supply pipe 286 and the collar 289 Made of PVC so that they can be easily glued together to create leak-tight connections.

Wie dargestellt, kann Permeat durch das Permeatrohr 285 aus der Permeat-Auffangzone in der unteren Endkappe 282 und separat von der unteren Endkappe 281 durch einen Permeat-Entnahmeport 281p entnommen werden, der zum Anbringen an einem Rohr-Fitting mit einen Gewinde versehen sein kann. Alternativ kann der Permeatport 281p mit einem Stopfen verschlossen sein und kann Permeat durch das Permeatrohr 285 von beiden Endkappen entnommen werden.As shown, permeate can pass through the permeate tube 285 from the permeate collection zone in the lower end cap 282 and separately from the lower end cap 281 through a permeate extraction port 281p can be removed, which can be provided with a thread for attachment to a pipe fitting. Alternatively, the permeate port 281p be closed with a stopper and can permeate through the permeate tube 285 can be removed from both end caps.

Das obere Ende 285u des Permeatrohrs 285 und das obere Ende 286u des Luftzuführrohrs 286 werden durch ein T-Fitting 201 eingesetzt, durch das Luft dem Luftzuführrohr 286 zugeführt wird. Das untere Ende 201b eines der Arme des T-förmigen Elements 201 wird auf das Luftzuführrohr aufgeschoben und um das Luftzuführrohr herum abgedichtet. Das obere Ende 201u des anderen Arms wird in eine Reduzierbuchse 202 eingesetzt und um das Permeatrohr herum abgedichtet. Luft, die dem Einlass 203 des T-förmigen Elements 201 zugeführt wird, strömt die ringförmige Zone zwischen dem Permeatrohr und dem Luftzuführrohr hinunter und tritt durch einander gegenüberliegende Ports 204 in dem unteren Bereich des Luftzuführrohrs, gerade oberhalb der Oberseite 284u des unteren Kopfelements 284, aus. Vorzugsweise werden die Ports 204 mit einem Gewinde versehen, um die Enden der Arme 241 miteinander zu verschrauben, damit ein Einblasrohr gebildet wird, das Luft im we sentlichen gleichmäßig über die und oberhalb der Fläche 284u verteilt. Zusätzliche Ports können entlang der Länge des vertikalen Luftzuführrohrs vorgesehen sein, falls dies gewünscht ist.The top end 285u of the permeate tube 285 and the top end 286u of the air supply pipe 286 through a T-fitting 201 inserted through the air to the air supply pipe 286 is fed. The bottom end 201b one of the arms of the T-shaped element 201 is pushed onto the air supply pipe and sealed around the air supply pipe. The top end 201u the other arm is in a reducing bush 202 used and sealed around the permeate tube. Air entering the inlet 203 of the T-shaped element 201 is supplied, the annular zone between the permeate tube and the air supply tube flows down and passes through opposite ports 204 in the lower area of the air supply pipe, just above the top 284u of the lower header 284 , out. The ports are preferred 204 threaded around the ends of the arms 241 to be screwed together so that an injection tube is formed, the air is essentially uniform over and above the surface 284u distributed. Additional ports can be provided along the length of the vertical air supply tube, if desired.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Bioreaktor mit mehreren Gruppen von Strängen nachgerüstet, die schematisch in der Seitenansicht in 12 und der Draufsicht in 13 gezeigt sind. Der Klärtank ist ein großer kreisförmiger Tank 90 mit einem vertikalen kreisförmigen äußeren Leitblech 91, einem vertikalen kreisförmigen inneren Leitblech 92 und einem Boden 93, der sich zum Austragen von sich ansammelndem Schlamm in Richtung der Mitte (Scheitelpunkt) neigt. Alternativ können die Leitbleche einzelne nahe beieinanderliegende rechteckige Platten sein, die in äußeren und inneren Kreisen angeordnet sind, es werden jedoch (gezeigte) durchgehende zylindrische Leitbleche bevorzugt. Unabhängig davon, welche Leitbleche verwendet werden, werden diese derart angeordnet, dass sich ihre unteren Peripherien in einem gewählten vertikalen Abstand oberhalb des Bodens befinden. Zuführmaterial wird durch eine Zuführleitung 94 im Boden des Tanks 90 eingetragen, bis der Substratpegel oberhalb des äußeren Leitblechs 91 liegt.In a further embodiment of the invention, a bioreactor is retrofitted with several groups of strands, which are shown schematically in the side view in FIG 12 and the top view in 13 are shown. The clarification tank is a large circular tank 90 with a vertical circular outer baffle 91 , a vertical circular inner baffle 92 and a floor 93 that tends to discharge accumulated sludge toward the center (apex). Alternatively, the baffles may be individual, closely spaced rectangular plates arranged in outer and inner circles, but continuous cylindrical baffles (shown) are preferred. Regardless of which baffles are used, they are arranged in such a way that their lower peripheries are at a selected vertical distance above the floor. Feed material is through a feed line 94 in the bottom of the tank 90 entered until the substrate level above the outer baffle 91 lies.

Eine Gruppe 60 mehrerer Stränge 10, analog zu denen in der in 10 gezeigten Gruppe, von denen jeder Strang in 9 dargestellt ist, wird gegen die Peripherie der Innenwand des Bioreaktors mit geeigneten Befestigungsmitteln in eine äußere ringförmige Permeat-Entnahmezone 95' (13) zwischen dem kreisförmigen äußeren Leitblech 91 und der Wand des Tanks 90 in einer Tiefe eingesetzt, die ausreicht, um die Fasern einzutauchen. Eine Klärzone 91' ist zwischen dem äußeren kreisförmigen Leitblech 91 und dem inneren kreisförmigen Leitblech 92 ausgebildet. Das innere kreisförmige Leitbleich 92 bildet einen vertikalen axialen Durchgang 92', durch den Substrat in den Tank 90 geführt wird. Die Stränge bilden einen dichten Faservorhang in Form von radial verlaufenden, im wesentlichen planaren vertikalen Arrays, wie in 9 dargestellt, die zwischen oberen und unteren Kopfelementen 41u und 41b eingegossen sind. Permeat wird durch eine Sammelleitung 46u entnom men und Luft durch eine Luftsammelleitung 80 eingetragen, die entlang der Innenwand des Tanks verläuft und sich in Luftverteilarme zwischen benachbarten Kopfelementen verzweigt, einschließlich äußerer Verteilarme 84' auf beiden Seiten jedes unteren Kopfelements 41b an jedem Ende der Gruppe. Die Luftsammelleitung 80 ist zwischen Strängen in der Permeat-Entnahmezone 95' derart positioniert, dass Blasen im wesentlichen die gesamte Fläche jeder Faser berühren, welche kontinuierlich von Blasen überflutet ist. Da die Fasern im wesentlichen vertikal verlaufen, steht die Luft länger mit den Faserflächen in Kontakt, als es der Fall wäre, wenn sie bogenförmig verlaufen würden, und die Luft wird auf höchst effiziente Weise zum Aufrechterhalten eines starke Stroms über einen längeren Zeitraum als es andernfalls der Fall wäre verwendet.A group 60 several strands 10 , analogous to those in the 10 shown group, each strand in 9 is shown, against the periphery of the inner wall of the bioreactor with suitable fasteners in an outer annular permeate removal zone 95 ' ( 13 ) between the circular outer baffle 91 and the wall of the tank 90 used at a depth sufficient to immerse the fibers. A clarification zone 91 ' is between the outer circular baffle 91 and the inner circular baffle 92 educated. The inner circular lead bleach 92 forms a vertical axial passage 92 ' , through the substrate into the tank 90 to be led. The strands form a dense curtain of fibers in the form of radial, essentially planar vertical arrays, as in 9 shown between top and bottom headers 41u and 41b are cast in. Permeate is through a manifold 46u withdrawn and air through an air manifold 80 entered, which runs along the inner wall of the tank and branches into air distribution arms between adjacent head elements, including outer distribution arms 84 ' on both sides of each lower header 41b at each end of the group. The air manifold 80 is between strands in the permeate extraction zone 95 ' positioned such that bubbles contact substantially the entire area of each fiber that is continuously flooded with bubbles. Because the fibers are substantially vertical, the air is in contact with the fiber surfaces longer than would be the case if they were arcuate, and the air is most efficiently used to maintain a strong current for a longer period of time than otherwise the case would be used.

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 out. 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 m2, is attached to the wall of the tank, the vertical distance of the head elements being approximately 1% smaller than the length of a fiber in the strand, provided the fiber is in the relaxed state , 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 withdrawn by a pump that produces approximately 34.5 kPa (5 psi) suction through lines connected to the catch pan of each header. 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 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.Comparison of the operation of a vertical strand (ZW 72) with different orientations In the following comparison, three pairs of identical strands with equally relaxed fibers are positioned in different ways via ventilation 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), in which 1296 Zenon ® MF200 microfiltration fibers with a nominal fiber area of 6.25 m2 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 the example described above 1 , The distance between opposite sides of the headers is 90 cm (35.4 inches), which is approximately 2% less than the length of each fiber cast into these headers.

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 x 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 stacked laterally between the head elements, the head elements each strand has a horizontal flat orientation (an area of 41.66 cm x 7.62 cm) and at a distance of 7.62 cm (3 inch) about the floor on which the ventilation equipment 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 aerators is arranged is therefore called "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 x 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 of 10.16 cm x 7.62 cm) is thus spaced from the ventilation devices like the previous test.

Bei einem dritten Test sind die ersten und zweiten Stränge nebeneinander in vertikalen Orientierungen platziert, wie in 9 gezeigt, mit der Ausnahme, dass keine innenliegende Belüftungseinrichtung vorhanden ist.In a third test, the first and second strands are placed side by side in vertical orientations, as in 9 shown, with the exception that there is no internal ventilation device.

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) from 0.3 bar (10 "Hg) taken. The conditions were kept constant until observed was that for each test current was essentially constant, and this was then the equilibrium value. After this occurred each strand was pulsed back with permeate every 5 minutes for 30 seconds, to keep the current at the equilibrium value.

Die Testbedingungen für jeden der drei oben beschriebenen Durchläufe waren wie folgt: TSS im Bioreaktor 8 g/l; Temperatur der Biomasse 19°C Strömungsrate der Luft 0,2124 m3/Min./Strang; Ansaughöhe an den Fasern 25,4 cm Hg The test conditions for each of the three runs described above were as follows: TSS in the bioreactor 8 g / l; Biomass temperature 19 ° C Air flow rate 0.2124 m 3 / min / strand; Suction height on the fibers 25.4 cm Hg

18 zeigt ein Balkendiagramm mit Darstellung des durchschnittlichen Stroms über einen Zeitraum von 24 Std. für jede Orientierung des Strangs wie folgt: Orientierung Durchschnittlicher Strom l/m2/Std. über 24 Std. Horizontal flach 21,2 LMH Horizontal 90° 17,8 LMH Vertikal 27,7 LMH 18 shows a bar chart showing the average current over a period of time of 24 hours for each orientation of the strand as follows: orientation Average current l / m 2 / hour over 24 hours Horizontal flat 21.2 LMH Horizontal 90 ° 17.8 LMH Vertical 27.7 LMH

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 inside and outside of the strand fibers:

Bei 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 l/Min. (7,5 scfm) belüftet wird. Der Strang wird, wie in 16 gezeigt, um ein mittig angeordnetes PVC-Rohr mit einen AD von 7,5 cm herum ausgebildet, wobei die Fasern in einer ringförmigen Zone um die mittig angeordnete Halterung platziert sind und die radial Breite der ringförmigen Zone ungefähr 7,5 cm beträgt, so dass der AD des Strangs ungefähr 11,25 cm beträgt.This test measures the difference in flow in a wastewater treatment bioreactor contaminated with ethylene glycol, the difference depending on how a single cylindrical vertical strand (ZW 172) with a nominal area of 16 m 2 with 3.5 l / min. (7.5 scfm) is ventilated. The strand is as in 16 shown, formed around a centrally arranged PVC pipe with an OD of 7.5 cm, the fibers being placed in an annular zone around the centrally arranged holder and the radial width of the annular zone being approximately 7.5 cm, so that the strand's AD is approximately 11.25 cm.

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, air is circulated around the Led around the periphery of the strand. When the equilibrium is reached, the surgery is typically completed 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: TSS 17 g/l Temperatur der Biomasse 10,5 °C Strömungsrate der Luft 0,2124 m3/Min. Ansaughöhe an den Fasern 25,4 cm Hg The process conditions, which were kept constant over the test period, were as follows: TSS 17 g / l Biomass temperature 10.5 ° C Air flow rate 0.2124 m 3 / min. Suction height on the fibers 25.4 cm Hg

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 were wound around the base part of the ZW 72 strand and such oriented that air is discharged in a horizontal plane, so that bubbles enter 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 Conducting air in five 4 "sections of a 1/4 "tube with in 1 "intervals arranged 1/8 "holes used on one End are closed with a stopper and arranged with the center 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.

19 zeigt eine grafische Darstellung des Stroms als Funktion der Zeit, bis der Strom einen Gleichgewichtswert erreicht. Danach kann der Strom durch in regelmäßigen Intervallen erfolgendes Rückpulsen aufrechterhalten werden. Die Darstellung zeigt, dass der im Gleichgewicht befindliche Strom bei externer Belüftung ungefähr 2,6 LMH beträgt, während der Strom bei interner Belüftung ungefähr 9,9 LMH beträgt, was ungefähr eine Verbesserung um das Vierfache darstellt. Aus dem oben Gesagten geht hervor, dass, da bekannt ist, dass der Strom eine Funktion der Strömungsrate der Luft ist, wobei sämtliche anderen Bedingungen bei Normalbetrieb die gleichen sind, bei interner Belüftung mit dem gleichen Luftstrom ein größerer Strom erreicht wird. 19 shows a graphical representation of the current as a function of time until the current reaches an equilibrium value. Thereafter, the current can be maintained by back pulsing at regular intervals. The plot shows that the equilibrium current with external ventilation is approximately 2.6 LMH, while the current with internal ventilation is approximately 9.9 LMH, which is approximately a fourfold improvement. From what has been said above, since it is known that the flow is a function of the flow rate of the air, with all other conditions being the same during normal operation, a greater flow is achieved with internal ventilation with the same flow of air.

Beispiel 4Example 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 9 gezeigt (keine interne Belüftung) mit seitlicher Ausgabe von Luftblasen in die Strangfasern, durch die die Blasen nach oben steigen, wird bereitgestellt.The relaxed state of the fibers is reduced by reducing the distance between the head elements set. The fibers are essentially not relaxed (the fibers are tensioned) when the head members are spaced apart by a distance equal to the length of a fiber between its opposed, cast ends. A single strand of ZW 72 with a nominal area of 6.7 m 2 is used for each test in a bioreactor for treating waste water contaminated with ethylene glycol. Ventilation like in 9 shown (no internal ventilation) with side discharge of air bubbles into the strand fibers through which the bubbles rise upwards is provided.

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 headers are vertically spaced apart so that the fibers are stretched and can't move in there.

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: Feste Schwebestoffe 17 g/l Temperatur der Biomasse 10,5 °C Strömungsrate der Luft 0,2124 m3/Min. Ansaughöhe an den Fasern 25,4 cm Hg As before, the process conditions that were kept constant over the test period were as follows: Solid suspended matter 17 g / l Biomass temperature 10.5 ° C Air flow rate 0.2124 m 3 / min. Suction height on the fibers 25.4 cm Hg

20 zeigt eine grafische Darstellung des Stroms als Funktion der Zeit, bis der Strom einen Gleichgewichtswert erreicht. Danach kann der Strom durch in regelmäßigen Intervallen erfolgendes Rückpulsen, wie zuvor im Beispiel 3, aufrechterhalten werden. Die Darstellung zeigt, dass der im Gleichgewicht befindliche Strom ohne Hin- und Herbewegung ungefähr 11,5 LMH beträgt, während er bei 2,5 % Durchhang ungefähr 15,2 LMH beträgt, was eine Verbesserung von ungefähr 3 % darstellt. 20 shows a graphical representation of the current as a function of time until the current reaches an equilibrium value. The current can then be maintained by back-pulsing at regular intervals, as previously in Example 3. The plot shows that the equilibrium current without back and forth is about 11.5 LMH, while at 2.5% sag it is about 15.2 LMH, which is an improvement of about 3%.

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 16 gezeigt, mit 180 cm langen Zenon® MF200-Fasern hergestellt, die einen Flächenbereich von 25 m2 in zylindrischen Kopfelementen mit einem Durchmesser von 28 cm bilden, welche in Endkappen mit einem AD von 30 cm ausgebildet sind. Es erfolgt eine Belüftung mit einer spinnenförmigen Einrichtung mit perforierten kreuzförmig angeordneten Armen, in denen Öffnungen mit einem Durchmesser von 3 mm (0,125") vorgesehen sind, durch die Luft in einer Menge von ungefähr 10 Litern/Min. (20 scfm, Standard-ft3/Min.) austritt. Diese Faser wird in vier typischen Anwendungsfällen verwendet, und die Ergebnisse sind nachstehend aufgeführt. In jedem Fall wird Permeat mit einer Zentrifugalpumpe mit einer erforderlichen Zulaufhöhe von ungefähr 0,3 bar (10" Hg) entnommen, und wenn ein Gleichgewicht erreicht ist, wird der Strang alle 30 Min. 30 Sek. lang mit Permeat rückgespült.It becomes a cylindrical strand, as in 16 shown, made with 180 cm long Zenon ® MF200 fibers, which form a surface area of 25 m2 in cylindrical head elements with a diameter of 28 cm, which are formed in end caps with an OD of 30 cm. Aeration is carried out with a spider-shaped device with perforated cross-shaped arms in which openings with a diameter of 3 mm (0.125 ") are provided, through the air in an amount of approximately 10 liters / min. (20 scfm, standard ft .) emerges 3 / min. This fiber is used in four typical applications, and the results are shown below. in each case, permeate is withdrawn with a centrifugal pump having a NPSH of about 0.3 bar (10 "Hg), and if equilibrium is reached, the strand is backwashed with permeate every 30 minutes for 30 seconds.

  • 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 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 6 Example 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 the use of a mini strand for typical specific applications such as B. Filtration of (i) raw sewage to obtain solid-free water samples for colorimetry cal analyzes, (ii) surface water for use in a recreational vehicle ("camping vehicle) or caravan, or (iii) water from a small aquarium for fish or other marine animals.

Ein zylindrischer Ministrang wird wie in 16 gezeigt hergestellt, und zwar mit zylindrischen Kopfelementen mit einem AD von 5 cm (2") und einer Dicke von 2 cm (0,75") und 30 Fasern, die jeweils 60 cm lang sind, um einen Flächenbereich von 0,1 m2 zu bilden. Der Strang wird an einem Basisteil befestigt, an dem auch ein Gebläse zum Austragen von Luft in einer Menge von 15 l/Min. bei 12 kPa (3 psi) durch ein Einblasrohr mit 1,6 mm (0,0625") großen Öffnungen abnehmbar montiert ist, wobei die Luft die Fasern entlang durch den Strang nach oben strömt. Ferner ist eine peristaltische Pumpe, die ein Vakuum von 0,3 bar (10" Hg) erzeugt, abnehmbar an dem Basisteil montiert. Bei jeder Anwendung wird der selbständige Strang mit einstückig ausgebildeter Permeatpumpe und Gasaustragseinrichtung zum Betrieb in ein zylindrisches Behältnis mit dem zu filternden Substrat platziert.A cylindrical mini strand is like in 16 as shown, with cylindrical headers having a 5 cm (2 ") OD and a 2 cm (0.75") thickness and 30 fibers, each 60 cm long, covering an area of 0.1 m 2 to build. The strand is attached to a base part, on which a fan for discharging air in an amount of 15 l / min. at 12 kPa (3 psi) is removably mounted through a blow pipe with 1.6 mm (0.0625 ") orifices, with air flowing up the fibers along the strand. Furthermore, a peristaltic pump that draws a vacuum from 0.3 bar (10 "Hg) generated, detachably mounted on the base part. For each application, the independent strand with the integral permeate pump and gas discharge device for operation is placed in a cylindrical container with the substrate to be filtered.

Die bei jeder Anwendung erzielten Ergebnisse (A) – (D) sind nachstehend aufgeführt:The achieved with every application Results (A) - (D) are listed below:

  • (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.(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 AlFäkaliendendrit; Permeat mit 0,0 gen, Bakterien, Pilzen und mg/l TSS und einer Trübung von 0,2 NTU wird mit einer Rate von 0,1 LPH entnommen.(ii) The extracted aquarium water contains 20 mg / l TSS, including Al faecal dendrite; Permeate with 0.0 gene, bacteria, fungi and mg / l TSS and a turbidity of 0.2 NTU is withdrawn at a rate of 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 ent nommen.(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 (Metern), 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 (ü) 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 ei ner 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.
The following glossary lists the terms in approximately the order in which they are used in the description to define their meaning in the context in which they are used.
"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 (meters), 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 (ü) is fluidizable by having a melting point (if the material is crystalline) which is below 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 a surface area of less than approximately 5 m 2 in combination with a gas blower formed integrally therewith and a permeate pump formed integrally therewith.
"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.
"Rectangular 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 one side to the other 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 substantially 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 trap which is peripherally held in fluid tight engagement with each head member to trap 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.
"Movable back and forth with restrictions"
The extent to which fibers can move back and forth in a restricted zone, the extent being determined by the free length of the fibers relative to the head elements arranged at a fixed distance from one another and the turbulence of the substrate.
"Array stack"
- several rows of arrays, tightly packed to form a strand after pouring.
"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 together in the xy plane and not only radially from the central axis run outwards, 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 (4)

Eine Kopfelement- und Permeatauffangeinrichtung, die eingegossene Hohlfasermembranen (12, 112, 212) enthält, wobei die Kopfelement- und Permeatauffangeinrichtung folgende Merkmale aufweist: a) eine feste Masse aus einem Eingießmaterial, die eine erste Fläche aufweist; b) eine Mehrzahl von Hohlfasermembranen (12, 112, 212), die in dem Eingießmaterial eingeschlossen sind; und f) Endabschnitte (12", 12b", 212", 212b") der Hohlfasermembranen (12, 112, 212), wobei die Endabschnitte (12", 12b", 212", 212b") benachbart zu offenen Enden der Membranen sind und von der ersten Fläche vorstehen, dadurch gekennzeichnet, dass g) die feste Masse aus Eingießmaterial sich zu der inneren Peripherie der Permeatauffangeinrichtung (20, 102, 120, 120b) erstreckt und haftend an derselben befestigt ist, um eine Permeatauffangzone zu bilden; und h) die Endabschnitte (12", 12b", 212", 212b") mit offenem Ende der Hohlfasermembranen in die Permeatauffangzone vorstehen.A head element and permeate collection device, the cast hollow fiber membranes ( 12 . 112 . 212 ), the head element and permeate interception device having the following features: a) a solid mass of a casting material which has a first surface; b) a plurality of hollow fiber membranes ( 12 . 112 . 212 ) included in the molding material; and f) end sections ( 12 " . 12b " . 212 ' . 212b " ) of the hollow fiber membranes ( 12 . 112 . 212 ), the end sections ( 12 " . 12b " . 212 ' . 212b " ) are adjacent to open ends of the membranes and protrude from the first surface, characterized in that g) the solid mass of casting material extends towards the inner periphery of the permeate collecting device ( 20 . 102 . 120 . 120b ) extends and is adhesively attached thereto to form a permeate collection zone; and h) the end sections ( 12 " . 12b " . 212 ' . 212b " ) protrude into the permeate collection zone with the open end of the hollow fiber membranes. Das Kopfelement gemäß Anspruch 1, bei dem sich die feste Masse aus Eingießmaterial zu der inneren Peripherie eines Permeattiegels (20, 102, 120), einer Endabdeckung oder einer Kopfelementeinfassung (120b) erstreckt und haftend an derselben befestigt ist, um die Permeatauffangzone zu bilden.The head member of claim 1, wherein the solid mass of molding material is facing the inner one Periphery of a permeate crucible ( 20 . 102 . 120 ), an end cover or a head element surround ( 120b ) extends and is adhesively attached to the same to form the permeate collection zone. Das Kopfelement gemäß Anspruch 1 oder 2, das eine dämpfende Schicht aufweist, die die Fasern (12, 112, 212) einbettet, wobei die dämpfende Schicht an dem Eingießmaterial haftet und dasselbe bedeckt.The head element according to claim 1 or 2, which has a damping layer which the fibers ( 12 . 112 . 212 ) embedded, the damping layer adhering to and covering the casting material. Das Kopfelement gemäß Anspruch 3, bei dem die dämpfende Schicht eine Härte in dem Bereich von Shore A 30 bis Shore D 45 aufweist.The head element according to claim 3, where the damping Layer a hardness in the range from Shore A 30 to Shore D 45.
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