DE3323525A1 - Verfahren zur querstrommikrofiltration von suspensionen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Querstrommikrofiltration
• von Suspensionen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Querstrommikrofiltration von Suspensionen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Bei der Querstromfiltration strömt die zu behandelnde Suspension entlang einer mikroporösen Wand, wobei das Permeat infolge Druckunterschieds zwischen Retentat und Permeat in Richtung senkrecht zur Strömung der Retentatflüssigkeit die mikroporöse Wand durchdringt. Die mikroporösen Membranwände sind in der Regel als Rohre oder Schläuche ausgebildet.
• Während der Filtration konzentrieren Partikel aus dem Retentat an der Membranwand auf. Gleichzeitig wird das Retentat im Kreislauf geführt. Mit zunehmender Konzentratschicht an der porösen Membran verkleinert sich der erzeugbare Filtratstrom durch die Membran hindurch. Hiergegen erzielt man dadurch Abhilfe, daß man die porösen Membranen periodisch zurückspült und dadurch versucht, die auf der Retentatseite an der Membran anhaftenden Feststoffe abzulösen. Dieses Prinzip der Querstromfiltration ist z. B. ausführlich in der Zeitschrift CAV (Chemie-Anlagen-Verfahren) 1982, Dezember, Seite 72-92 beschrieben. Es gibt allerdings Anwendungsfälle, bei denen bereits nach den ersten Rückspülungen die bei Ersteinsatz des Filters erreichbaren Filtrat ströme bei weitem nicht mehr erreichbar sind.
• Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Maßnahme zu finden, durch die die ursprüngliche Größe des Filtratstromes auch nach mehrmaligem Rückspülen der porösen Membran wieder erreicht werden kann.
• Erfindungsgemäß läßt sich dies dadurch erreichen, daß der Suspension Flockungs- und/oder Filterhilfsmittel zugegeben werden.
• Diese haben den Zweck, die sich in Wandnähe durch Feststoffaufkonzentrierung bildende Sekundärmembran in mehrfacher Hinsicht gezielt zu beeinflussen: 1. Erhöhung der Filtratdurchlässigkeit 2. Verhinderung eines Verstopfens der Membranporen durch Eindringen feiner Partikel 3. Erreichen guter Rückspüleffekte aufgrund erleichterter Entfernung der Sekundärmembran.
• Als besonders zweckmäßig haben sich Flockungsmittel erwiesen, die in der Suspension als Metallhydroxid vorliegen.
• Bei Verwendung von Metallhydroxiden als Flockungsmittel haben Eisenhydroxid, Magnesiumhydroxid und Aluminiumhydroxid überraschend gute Wirkungen gezeigt.
• Anstelle eines Flockungsmittels kann auch ein sogenanntes Anschwemmittel als Filterhilfsmittel verwendet werden.
• Unter Anschwemmitel versteht man dabei poröse Partikel, an denen sich die aus der Suspension abzutrennenden kleineren Partikel an- und einlagern. Als solche Anschwemmittel sind z, B. verschiedene Kieselguren bekannt.
• Für eine optimale Durchführung des Verfahrens haben sich poröse Membranen aus elastisch verformbarem Material als besonders geeignet erwiesen.
• Bei Ausbildung der porösen Membran aus elastisch verformbarem Material wie z. B. Kunststoff kann sich die Membran bei Rückspülvorgängen in sich verformen, was zu einer guten Ablösung der festen Konzentratschicht an der Retentatseite beiträgt.
• An sich werden Flockungsmittel in Sedimentations- und Filtrationsverfahren bereits eingesetzt. Im Zusammenhang mit der Querstromfiltration werden sie jedoch ausdrücklich als störendes Nebenprodukt bezeichnet (CAV, 1982, Dez., S. 87).
• Dieses Vorurteil beseitigt und aufgezeigt zu haben, daß Flockungs- und Filterhilfsmittel in der Querstromfiltration erfolgreich eingesetzt werden können, ist der entscheidende Wert der vorliegenden Erfindung. Denn erst die konsequente Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre ermöglicht eine gezielte Beeinflussung der Sekundärmembran sowie eine erhebliche Steigerung der Filtrationsdauerleistung.
• Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel angegeben: Das Filter besteht aus mehreren Rohrbündeln. Die einzelnen Rohre sind aus Polyäthylen und weisen eine mittlere Porosität von 65 % bei einem mittleren Porendurchmesser von 1 - 10 ßm auf. Die Wandstärke der Rohre beträgt etwa 1 - 1,8 mm. Die Membranrohre haben einen Innendurchmesser von 6 mm. Die gesamte von der Suspension im Kreislauf überströmte Filterfläche beträgt etwa 10.5 m2. Die Suspension ist ein Schleif-Abwasser aus einer Aluminiumdruckgießerei folgender Zusammensetzung: 8 PH 8 Feststoffe 0,3 - 1,5 g/l Al 3 mg/l Mg 12 mg/l CSB 100 mg/l Während der Filtration tritt der Abwasserstrom kontinuierlich in die das Filter passierende Kreislaufflüssigkeit ein und wird dort auf das 15-50fache der Ausgangssuspension aufkonzentriert. Der Abzug des aufkonzentrierten Kreislaufretentats erfolgt kontinuierlich oder in bestimmten Zeitabständen. Der Permeatstrom beträgt bei einem Kreislaufstrom des Retentats von 120 m3/h etwa 2,7 m3/h. Eine Rückspülung erfolgt in der Regel in zeitlichen Abständen von etwa zwei Stunden. In die Kreislaufflüssigkeit wird Aluminiumhydroxid in Mengen bis zu 500 g/8 Stunden eingegefiben.
• Während ohne die Zugabe der angegebenen Aluminiumhydroxidmengen das Verhältnis Permeatstrom zu Abwasser-Retentatstrom bereits nach den ersten Rückspülungen ganz erheblich absank, konnte bei der angegebenen Zugabe von Aluminiumhydroxid das bei erstem Einsatz des Filters erzielbare Verhältnis zwischen Permeatstrom und Abwasser-Retentatstrom über eine Vielzahl von Rückspülungen praktisch unverändert gehalten werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Querstrommikrofiltration von Feststoff-Suspensionen, insbesondere solcher mit hohen Anteilen an Partikeln mit einem Durchmesser von weniger als 1 ßm, bei dem das Filtrat als Permeat durch eine poröse Membran erzeugt und das Retentat im Kreislauf aufkonzentriert wird und bei dem die Membran in bestimmten Zeitabständen rückgespült wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der zu behandelnden Suspension Flockungs- und/oder Filterhilfsmittel zugegeben werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Flockungsmittel in der aufzug trennenden Suspension in der Form eines Metallhydroxids vorliegt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Filtrationshilfsmittel ein Anschwemmittel ist.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die poröse Membran aus elastisch verformbarem Material besteht.