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 PDFInfo
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Classifications
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Abstract
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
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.
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:
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.
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
Wie gezeigt, befinden sich die offenen
Enden der Anschlussbereiche
Daher wird ein neuartiges Verfahren
zum Herstellen eines Kopfelements
Die erste Flüssigkeit wird um Anschlussbereiche von Fasern gegossen, kühlt ab und erstarrt zu einem flüchtigen Laminiermittel; die Fasern in dem flüchtigen Laminiermittel werden dann erneut eingegossen, und zwar dieses Mal durch Gießen der zweiten Flüssigkeit über das feste flüchtige Laminiermittel.The first liquid is around connection areas poured from fibers, cools and freezes into a fleeting one laminating; the fibers in the volatile laminating agent then poured in again, this time by pouring the second liquid over that fixed volatile Laminating.
Genauer gesagt umfasst das Verfahren zum Herstellen eines fertigen Kopfelements für Strangfasern folgende Schritte:More specifically, the process includes To produce a finished head element for strand fibers, the following steps:
- Herstellen eines Faserbündels in mindestens einem Array, das von einer Halteeinrichtung mit einer Dicke entsprechend einem gewünschten Seitenabstand zwischen benachbarten Fasern gehalten wird;Making a bundle of fibers in at least one array by a holding device with a Thickness according to a desired Lateral spacing between adjacent fibers is maintained;
- Halten des Bündels in einer ersten Flüssigkeit, wobei die Anschlussbereiche der Fasern eingetaucht bleiben, bis die Flüssigkeit zu einem ersten angepassten Laminiermittel erstarrt ist, vorausgesetzt, dass die erste Flüssigkeit nicht mit dem Fasermaterial reagiert;Holding the bundle in a first liquid, the connection areas of the fibers remain immersed until the liquid has solidified into a first adapted laminating agent, provided that the first liquid does not react with the fiber material;
- Gießen einer zweiten Flüssigkeit über das erste angepasste Laminiermittel zum Einbetten der Fasern in einer gewünschten Tiefe und Erstarrenlassen der zweiten Flüssigkeit zum Bilden eines fixierenden Laminiermittels auf dem ersten angepassten Laminiermittel, wobei die zweite Flüssigkeit ebenfalls im wesentlichen entweder nicht mit dem Material der Faser oder dem des ersten angepassten Laminiermittels reagiert;to water a second liquid over it first adapted 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
Die Fasern
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.
Die Tiefe, bis zu der die erste Flüssigkeit
eingegossen wird, hängt
davon ab, ob die Streifen
- A. Als erstes wird das Eingießen von Strangfasern in die oberen und unteren Kopfelemente, aus denen die Streifen entfernt werden, dargestellt. (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 Streifen15 eingebettet (zusammen mit den Gummibändern18 , 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 areas12 " protrude from the rear of the finished header, the rear being formed where the level L1 'was. The strips are in the finished head elements with a thickness of L1'-L2 '15 embedded (together with the rubber bands18 , if used). -
C. Als drittes wird das Eingießen zum Herstellen eines Polster-Laminiermittels
mit eingebetteten Fasern auf den einander gegenüberliegenden (vorderen) Seiten
der Kopfelemente, von denen die Streifen entfernt werden, dargestellt.
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 Streifen15 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 in4 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 strips15 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 in2 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 Streifen15 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 periphery20 used as in2 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 strips15 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.
Zwei Luftsammelleitungen
Die Strangfasern für das obere Kopfelement des Strangs sind analog zu der oben beschriebene Weise in eine ähnliche Permeatwanne eingegossen, um ein fertiges Kopfelement zu bilden, mit der Ausnahme, dass keine Luftsammelrohre eingesetzt werden.The strand fibers for the upper 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.
Die Seitenwände
Es ist offensichtlich, dass das wesentliche
Merkmal des oben beschriebenen Eingießverfahrens darin besteht,
dass ein flüchtiges
Laminiermittel gebildet wird, in das die Öffnungen der Anschlussbereiche
der Fasern eingebettet werden, bevor die an sie angrenzenden Zwischenbereichen
Das flüchtige Material ist inert sowohl relativ zu dem Fasermaterial als auch zu dem endgültigen Gießmaterial, und das flüchtige Material und das Fixier-Material sind jeweils in dem anderen Material unlöslich. Vorzugsweise bildet das flüchtige Material einen Feststoff mit im wesentlichen glatter Fläche, ein kritischer Faktor ist jedoch, dass das flüchtige Material mindestens teilweise ausgehärtet sein muss, und zwar in ausreichendem Maße, dass die Form des Kopfelements beibehalten wird, und dass das Material ein Feststoff oberhalb der Temperatur bleibt, bei der das Fixiermaterial in die Kopfelementform eingetragen wird. Das flüchtige Laminiermittel ist im wesentlichen inert und in dem endgültigen Gießmaterial unlöslich, so dass das flüchtige Laminiermittel lösbar an dem fixierenden Laminiermittel haftet.The volatile material is inert both relative to the fiber material as well as the final casting material, and the fleeting Material and the fixing material are insoluble in the other material. Preferably forms the fleeting Material a solid with 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
Die Auffangwanne
Permeat strömt von den offenen Enden der
Fasern in das Basisteil
In
Da sich die Faserlänge während des
Betriebs normalerweise verändert,
wobei der Umfang der Veränderung
von der speziellen Faserzusammensetzung abhängt, und der Abstand zwischen
den oberen und unteren Kopfelementen kritisch ist, ist es wünschenswert,
die Kopfelemente derart zu montieren, dass eines in vertikaler Richtung
relativ zu dem anderen einstellbar ist, wie durch Pfeil V angezeigt.
Dies erfolgt durch Anbringen der Wanne
Die Faserdichte in einem Kopfelement
wird vorzugsweise so gewählt,
dass der maximale Membranflächenbereich
pro Volumeneinheit des Substrats ohne Beeinträchtigung der Zirkulation des
Substrats durch den Strang erreicht wird. Eine Gasverteileinrichtung
Der vertikale Strang wird in ein Substrat eingesetzt, um ein im wesentlichen vertikales Profil anzunehmen, er weist jedoch keine strukturelle Form auf. Die Form, die er aufweist, verändert sich kontinuierlich, wobei der Grad der Veränderung von der Flexibilität der Fasern, ihrer Länge, den Gesamtabmessungen des Strangs und dem Bewegungsgrad ab, der den Fasern von dem Substrat sowie dem sauerstoffhaltigen Gas von der Gasverteileinrichtung verliehen wird.The vertical strand becomes one Substrate used to assume a substantially vertical profile, however, it has no structural shape. The shape it has changed itself continuously, the degree of change depending on the flexibility of the fibers, their length, the overall dimensions of the strand and the degree of movement the fibers from the substrate and the oxygen-containing gas from the gas distribution device is awarded.
Die in dieser perspektivischen Ansicht
gezeigten Strangfasern (von denen aus Gründen der Klarheit nur ein Array
gezeigt ist) haben die Form eines langgestreckten rechteckigen Parallelepipeds,
dessen Seiten aufgrund der willkürlichen
Verschiebung der Fasern von einer Seite zur anderen bei deren Hin-
und Herbewegung unregelmäßig geformt
sind, wenn es in ein Substrat eingetaucht ist. Eine langgestreckte
rechteckige Parallelepiped-Form wird bevorzugt, da sie ein dichtes
Packen von Fasern und dennoch ein ausgezeichnetes Waschen der Faserflächen mit
Blasen ermöglicht.
Bei dieser Form kann ein Strang mit 10 bis 50 Faser-Arrays über die
Breite 'w' in Längsrichtung
der Kopfelemente
Somit werden, wenn ungefähr 100 Fasern
nahe beieinanderliegend entlang der Länge 'l' in
Querrichtung eines Arrays angeordnet sind und 25 Arrays in einem
Strang in einem Kopfelement mit einer Breite 'w' in Querrichtung
vorgesehen sind, die einander gegenüberliegenden Anschlussendbereiche
von 2500 Fasern in die Kopfelemente
Generell wird das Permeat sowohl
von den oberen als auch von den unteren Kopfelementen entnommen,
bis sich der Strom auf einen so niedrigen Pegel reduziert, dass
ein Rückspülen der
Fasern erforderlich wird. Die Stränge können durch Einleiten eines
Rückspülfluids
durch die obere Permeat-Auffangsammelleitung
Bei Einsetzen in ein Substrat mit schwebenden und gelösten organischen und anorganischen Partikeln bleiben die meisten organischen Polymere in vertikaler Position schwimmfähig. Die Fasern in dem Strang schwimmen in dem Substrat, wobei die Faserenden in den Kopfelementen verankert sind. Dies erfolgt deshalb, weil (i) das Permeat im wesentlichen reines Wasser mit einem kleinerer spezifischen Gewicht als das des Substrats ist und die meisten Polymere, aus denen die Fasern hergestellt sind, ebenfalls ein spezifisches Gewicht von weniger als 1 aufweisen, und (ii) die Fasern von Blasen, mit denen sie in 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
Der Typ der Gas- (Luft-) Sammelleitung
ist nicht kritisch, vorausgesetzt, dass sie Blasen in einem bevorzugten
Größenbereich
von ungefähr
1 mm bis 25 mm liefert, und zwar gemessen in einem Abstand von 1 cm
bis 50 cm von den Durchgängen
entfernt, in denen sie erzeugt werden. Falls gewünscht, kann jeder Bereich
Die Luft kann kontinuierlich oder intermittierend erzeugt werden, wobei bessere Ergebnisse generell mit einem kontinuierlichen Luftstrom erzielt werden. Die Menge an erzeugter Luft hängt von der Art des Substrats, den Anforde rungen hinsichtlich der Art von Mikroorganismen und der Einsteckbarkeit der Faserflächen ab.The air can be continuous or are generated intermittently, with better results 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.
Jede Gruppe
Wie oben beschrieben, sind die Kopfelemente
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
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.
Das fertige obere Kopfelement
Die Strangfasern
Ein Detail eines Einblasrohrs
Gemäß
Gemäß
Auf analoge Weise wird ein oberes
Kopfelement
Wie dargestellt, kann Permeat durch
das Permeatrohr
Das obere Ende
Bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird ein Bioreaktor mit mehreren Gruppen von Strängen nachgerüstet, die
schematisch in der Seitenansicht in
Eine Gruppe
Es ist offensichtlicht, dass, wenn sich der Tank auf Bodenniveau befindet, die Flüssigkeits-Druckhöhe zum Erzeugen der gewünschten Flüssigkeits-Druckhöhe allein unter Einwirkung der Schwerkraft unzureichend ist. Ohne einen adäquaten Siphon-Effekt kann eine Zentrifugalpumpe zum Erzeugen der erforderlichen Saugwirkung verwendet werden. Eine solche Pumpe sollte über einen kurzen Zeitraum trocken laufen können und auf der Saugseite ein Vakuum von 25,5 cm (10") – 51 cm (20") WS oder -35 kPa (-5 psi) bis -70 kPa (-10 psi) aufrechterhalten können. Beispiele für solche Pumpen mit einer Leistung von 18,9 l/Min. (5 gpm) @ 15" WS sind (i) Zentrifugalpumpen mit flexiblem Laufrad, z. B. Jabsco® #30510-2003; (ii) luftbetriebene Membranpumpen, z. B. Wilden® M2; (iii) Pumpen mit progressivem Hohlraum, z. B. Ramoy® 3561; und (iv) Schlauchpumpen, z. B. Waukeshap SP25.It is apparent that when the tank is at ground level, the liquid head is insufficient to produce the desired liquid head under the force of gravity alone. Without an adequate siphon effect, a centrifugal pump can be used to generate the required suction. Such a pump should be able to run dry for a short period of time and a vacuum of 25.5 cm (10 ") - 51 cm (20") AC or -35 kPa (-5 psi) to -70 kPa (-10 psi) can maintain. Examples of such pumps with an output of 18.9 l / min. (5 gpm) @ 15 "WS are (i) centrifugal pumps with flexible impellers, e.g. Jabsco ® # 30510-2003; (ii) air-driven diaphragm pumps, e.g. Wilden ® M2; (iii) pumps with progressive cavity, e.g. Ramoy ® 3561; and (iv) peristaltic pumps, e.g. Waukeshap SP25.
Beispiel 1example 1
Die Mikrofiltration eines aktivierten Schlamms bei 30 °C mit einer Konzentration von 25 g/l Gesamtschwebestoffanteil (2,5 % TSS) erfolgt mit einem Strang aus Polysulfonfasern in einem Pilotanlagentank. Die Fasern werden mit einer Strömungsrate von 12 CFM (0,34 m3/Min.) "luftgewaschen", wobei ein eingebauter Grobblasendiffusor Blasen mit einem Nenndurchmesser im Bereich von ungefähr 5 mm bis 25 mm erzeugt. Die Luft reicht nicht nur zum adäquaten Waschen, sondern auch für die Oxidationserfordernisse der Biomasse aus. Die Fasern haben einen AD von 1,7 mm, eine Wanddicke von ungefähr 0,5 mm und eine Oberflächenporosität im Bereich von ungefähr 20 % bis 40 % mit Poren mit einem Durchmesser von ungefähr 0,2 μm. Der Strang, der 1440 Fasern mit einem Flächenbereich von 12 m2 aufweist, ist an der Wand des Tanks befestigt, wobei der vertikale Abstand der Kopfelemente ungefähr um 1 % kleiner ist als die Länge einer Faser in dem Strang, vorausgesetzt die Faser ist im entspannten Zustand. Die einander gegenüberliegenden Enden der Fasern sind in obere bzw. untere Kopfelemente eingegossen, die jeweils ungefähr 41 cm lang und 10 cm breit sind. Das Fixiermaterial der Kopfelemente ist ein Epoxidharz mit einer Härte von ungefähr 70 Shore D mit zusätzlichen oberen und unteren Laminiermitteln aus weicherem Polyurethan (ungefähr 60 Shore A bzw. 30 Shore D) über und unter dem Laminiermittel aus Epoxidharz, und die Fasern sind in einer Tiefe eingegossen, die ausreicht, damit ihre offenen Enden von dem Boden des Kopfelements vorstehen. Der durchschnittliche Transmembran-Differentialdruck liegt bei ungefähr 34,5 kPa (5 psi). Permeat wird mit einer Pumpe, die eine Saugwirkung von ungefähr 34,5 kPa (5 psi) erzeugt, durch Leitungen entnommen, die mit der Auffangwanne jedes Kopfelements verbunden sind. Permeat wird mit einer Permeabilität von ungefähr 0,7 lm2h/kPa entnommen, was zu ungefähr 4,8 l/ Min. Permeat mit einer durchschnittlichen Trübung von < 0,8 NTU führt, bei der es sich um eine Trübung handelt, die mit bloßem Auge nicht zu sehen ist.The microfiltration of an activated sludge at 30 ° C with a concentration of 25 g / l total suspended matter (2.5% TSS) is carried out with a strand of polysulfone fibers in a pilot plant tank. The fibers are "air washed" at a flow rate of 12 CFM (0.34 m 3 / min), with a built-in coarse bubble diffuser producing bubbles with a nominal diameter in the range of approximately 5 mm to 25 mm. The air is not only sufficient for adequate washing, but also for the oxidation requirements of the biomass 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
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
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:
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
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:
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.
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
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:
Beispiel 5Example 5
Filtration von Wasser mit einem vertikalen zylindrischen Strang zum Erhalt von geklärtem Wasser:Filtration of water with a vertical cylindrical strand for obtaining clarified water:
Es wird ein zylindrischer Strang,
wie in
- A. Filtration der Wasserfläche (Teich) mit 10 mg/l TSS: Ergebnis – Permeat mit 0,0 mg/l TSS und einer Trübung von 0,1 NTU wird mit einer Rate von 2000 Litern/Std. (LPH) entnommen. Eine "5 Log"-Reduzierung (Reduzierung der Originalkonzentration um fünf Größenordnungen) von Bakterien, Algen, Giardia und Kryptosporidium kann erreicht werden, so dass Trinkwasser erhalten wird.A. Filtration of the water surface (pond) with 10 mg / l TSS: Result - permeate with 0.0 mg / l TSS and a turbidity of 0.1 NTU is at a rate of 2000 liters / hour. (LPH) taken. A "5 log" reduction (reduction 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
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.
- "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)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US514119 | 1990-04-25 | ||
US08/514,119 US5639373A (en) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | Vertical skein of hollow fiber membranes and method of maintaining clean fiber surfaces while filtering a substrate to withdraw a permeate |
US690045 | 1996-07-31 | ||
US08/690,045 US5783083A (en) | 1995-08-11 | 1996-07-31 | Vertical cylindrical skein of hollow fiber membranes and method of maintaining clean fiber surfaces |
EP02000951.0A EP1213048B2 (en) | 1995-08-11 | 1996-08-08 | Method of potting fiber membranes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE29624474U1 true DE29624474U1 (en) | 2004-02-12 |
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ID=31891762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29624474U Expired - Lifetime DE29624474U1 (en) | 1995-08-11 | 1996-08-08 | Multi-component liquid micro-filtration apparatus with surface cleaning - has vertical skeins formed of a number of equal length hollow fibres each end held in headers where air discharged at skein base produces bubbles in quantity large enough to scrub the fibres. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29624474U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018001845A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | membion Gmbh | Method for producing a membrane filter |
-
1996
- 1996-08-08 DE DE29624474U patent/DE29624474U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018001845A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | membion Gmbh | Method for producing a membrane filter |
US10850237B2 (en) | 2016-06-30 | 2020-12-01 | membion Gmbh | Method for producing a membrane filter |
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R207 | Utility model specification |
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