DE4445682A1 - Verfahren zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit untergetauchtem keramischen Filter - Google Patents

Verfahren zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit untergetauchtem keramischen Filter

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit untergetauchtem keramischem Filter. Die Trenneinrichtung ist ausgelegt zur Aufbereitung von Wasser, wie Wasserreinigung, und zur Behandlung von Brauchwasser wie Abwasser, Kloakenwasser und Industrieabwasser, sowie zur Konzentration von Schlamm, Abtrennung von Bakterien, Entsalzung von Meerwasser und ähnlichen Verfahren.
Ein Trenneinrichtung mit keramischem Filter, bei der die Membran im zu behandelnden Wasser vollständig eingetaucht wird, ist als fest-flüssig Separator in der Wasseraufbereitung bekannt, wie zum Beispiel zur Reinigung von Wasser und zur Behandlung von Schmutzwasser, wie Abwasser, Kloakenwasser und Industrieabwasser, oder zur Konzentration von Schlamm, zur Abtrennung von Bakterien, zur Entsalzung von Meerwasser und ähnlichen Verfahren. Solch eine Trenneinrichtung mit keramischer Membran besteht z. B. aus einer Vielzahl von gepackt angeordneten Filtermodulen, wobei jedes Modul aus einer Vielzahl von röhrenförmigen keramischen Filtern besteht und Filtratansaugrohre mit dem Innenraum der röhrenförmigen keramischen Membranfilter verbunden sind. Bei einer derartigen Trenneinrichtung mit einem keramischen Filter wird das zu behandelnde Wasser, welches in einem Behandlungsbecken enthalten ist, entweder durch den Wasserdruck des im Becken enthaltenen zu behandelnden Wassers oder durch den Ansaugdruck einer Ansaugeinrichtung, welche mit der Ansaugleitung verbunden ist durch das keramische Membranfilter gefiltert. Das auf diese Weise gereinigte Filtrat wird aus dem Becken entnommen. Setzen Ablagerungen, Schleim oder andere Stoffe auf der Oberfläche und im Inneren des keramischen Filters die Filterleistung der Trenneinrichtung nach einiger Betriebszeit herab, werden die keramischen Membranfilter chemisch gereinigt, wozu nachdem das Wasser aus dem Becken ausgelassen wurde, die gesamte Membran im Becken in eine Chemikalie eingetaucht wird bzw. in einem separaten Becken außerhalb des Wasserbehandlungsbecken mit der Chemikalie gereinigt wird.
Obwohl die chemische Reinigung eine sehr wirksame Reinigungsmethode ist, können auf der Membran abgelagerte Substanzen bis zu einem gewissen Grad durch das bloße Abspülen mit Wasser entfernt werden. Das chemische Reinigungsmittel muß daher nicht notwendigerweise bei jedem Reinigungsvorgang eingesetzt werden, was auch unter Kostengesichtspunkten vorteilhaft ist.
Ferner ist ein Verfahren bekannt, bei dem Membranfilter durch Rückspülung gereinigt werden. Dabei wird eine Chemikalie zwangsweise den Filterpassagen im Inneren des Filters zugeführt, tritt dann aus den Filtergängen des Filters wieder heraus und reinigt so das Filter. Bei dieser Methode fließt die Chemikalie jedoch mit einem idealen Strömungsprofil durch die Filterpassagen, sie neigt daher dazu, im Mittelteil des Membranfilters nicht abzureagieren. Zusätzlich besteht die Tendenz, das Oxidationsmittel wie z. B. Natriumhypochlorit in großem Überschuß einzusetzen, um den Säuberungseffekt zu verbessern. Als Folge davon gelangen wenn die Filtration wieder aufgenommen wird, in den Filterpassagen verbliebene Chemikalienreste in das Filtrat. Die Chemikalie kann das Filtrat kontaminieren und im ungünstigen Fall die späteren Schritte im Wasserreinigungsprozeß beeinflussen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit untergetauchtem keramischem Filter zur Verfügung zu stellen, das diese Nachteile nicht aufweist, mit dem keramischen Filter zuverlässig und gründlich gereinigt werden können und bei dem verhindert wird, daß die für die chemische Reinigung verwendete Chemikalie das Filtrat kontaminiert, wenn die Filtration wieder aufgenommen wird.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Rückspülung einer Trenneinrichtung mit untergetauchtem keramischen Filter zur Verfügung, mit den Verfahrensschritten: zwangsweises Zuführen von Filtrat zum Spülen, das vorher mit Hilfe der Trenneinrichtung abgeschieden wurde, zu den Filtratdurchlässen und bei Bedarf zwangsweises Zuführen einer Lösung einer Chemikalie zur chemischen Reinigung, wobei beide Verfahrensschritte unabhängig voneinander in einer bestimmten Häufigkeit sowie mit einer bestimmten Dauer erfolgen.
Entsprechend dem vorher genannten Rückspülverfahren werden die keramischen Filter beim routinemäßigen Rückspülen für einen bestimmten Zeitraum mit Filtrat gespült, die Reinigung mit Chemikalien erfolgt in geeigneten zeitlichen Abständen zu einem vorher festgelegten Zeitpunkt. Während dieses Rückspülvorgangs werden die keramischen Filtermembranen zunächst mit einer geringen Menge an Filtrat, welches vorher aus der Anlage entnommen wurde, gespült, um Ablagerungen an den Membranen zu entfernen und dann mit der Menge an Chemikalie, die notwendig ist, um die gesamte Membran zu durchdringen, chemisch gereinigt. Auf diese Weise kann eine überflüssige chemische Reinigung vermieden werden und der Verbrauch an Wasser und Chemikalien sowie die für die Reinigung benötigte Zeit kann erheblich verringert werden.
Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Rückspülen einer Trenneinrichtung mit untergetauchtem Keramikfilter zur Verfügung, bestehend aus den Verfahrensschritten: zwangsweises Zuführen von Filtrat zum Spülen, das vorher mit Hilfe der Trenneinrichtung abgeschieden wurde zu den Filtratdurchlässen, und bei Bedarf zwangsweises Zuführen einer Lösung einer Chemikalie zur chemischen Reinigung zu den Filtratdurchlässen, um die keramischen Membranfilter mit Filtrat und mit der Chemikalie zu reinigen, wobei Häufigkeit und Dauer der chemischen Reinigung durch die Änderung des transmembranem Druckunterschieds, des Ansaugdrucks oder der Durchflußrate des Membranfilters während der Filtration ermittelt werden. Entsprechend diesem Reinigungsverfahren durch Rückspülung werden die keramischen Membranfilter bei einer routinemäßigen Reinigung mit Filtrat gespült, in gewissen Zeitabständen werden die Membranen chemisch gereinigt, wobei Zeitabstand und Reinigungsdauer in Abhängigkeit der Veränderung des transmembranen Druckunterschiedes, des Ansaugdrucks sowie der Durchflußrate des Filters festgelegt werden. Häufigkeit und zeitlicher Abstand der chemischen Reinigung können also geeignet festgelegt werden und auf diese Weise die Menge an benötigtem Filtrat und an chemischem Reinigungsmittel sowie die Zeit, die für die Reinigung benötigt wird, reduziert werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit untergetauchtem Keramikfilter wird vorteilhaft die zwangsweise zugeführte Reinigungschemikalie für eine geeignete Zeit in den Filterpassagen belassen.
Dadurch, daß die Reinigungschemikalie für eine geeignete Zeit in den Filterpassagen verbleibt, ist genügend Zeit für eine chemische Reaktion vorhanden. Auf diese Weise wird eine gründliche chemische Reinigung des keramischen Membranfilters erreicht.
Desweiteren ist es nach dem Verfahren zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit untergetauchter Keramikfilter vorteilhaft, die keramischen Filter nach der chemischen Reinigung mit Filtrat oder einer Lösung eines Reduktionsmittels zu spülen.
In dieser Ausführung des Verfahrens zur Rückspülung werden die noch in den keramischen Filtern und den Filterpassagen verbliebenen Chemikalienreste durch Spülen der Filter mit Filtrat entfernt. Wird ein Oxidationsmittel als chemisches Reinigungsmittel eingesetzt, kann das Oxidationsmittel nach der chemischen Reinigung durch Spülen mit einem Reduktionsmittel inaktiviert werden. Dies verhindert, daß das Oxidationsmittel in hohen Konzentrationen aus der Vorrichtung in das Filtrat gelangt, wenn die Filtration wieder aufgenommen wird.
Ferner ist es vorteilhaft, beim Verfahren zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit untergetauchtem Keramikfilter eine wäßrige Lösung eines Oxidationsmittels zu verwenden, das aus der Gruppe, die aus Natriumhypochlorit, Chlor oder Chlordioxid besteht, ausgewählt ist, und dessen zur Verfügung stehende Konzentration an Chlor zwischen ungefähr 1 mg/l bis ungefähr 10⁴ mg/l beträgt.
Durch die chemische Reinigung mit einer wäßrigen Lösung eines der vorher genannten Oxidationsmittel in der geeigneten Konzentration können vor allem organische Ablagerungen auf den Membranfiltern entfernt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit untergetauchtem Keramikfilter wird für die chemische Reinigung eine wäßrige Lösung einer Säure oder Base verwendet, wobei als Säure Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Oxalsäure oder Zitronensäure und als Base Natriumhydroxid eingesetzt werden kann, und zwar in einer Konzentration von ungefähr 1 mg/l bis 10⁴ mg/l.
Durch die chemische Reinigung mit einer wäßrigen Lösung einer der vorher genannten Säuren oder Basen in geeigneter Konzentration können organische und anorganische Ablagerungen auf dem Filter bequem entfernt werden.
In einer weiteren Form des Verfahrens zur Rückspülung einer Trenneinrichtung mit untergetauchtem Keramikfilter wird die chemische Reinigung in mehreren Stufen durchgeführt, wobei die Lösungen von zumindest zwei Chemikalien verwendet werden, wobei ein Oxidationsmittel sowie eine Säure oder Base eingesetzt werden.
Die Membranfilter können gründlicher gereinigt werden, wenn die Reinigung in mehreren Schritten mit zumindest zwei verschiedenen chemischen Reinigungsmitteln, insbesondere wäßrige Lösungen von Oxidationsmitteln und Säuren bzw. Basen erfolgt.
Kurze Beschreibung der Abbildungen:
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wasserbehandlungsanlage, auf die eine Ausführungsform des Verfahrens zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit einem Keramikfilter angewendet ist.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung des Reinigungseffektes, wie er mit dem Verfahren zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit einem Keramikfilter erzielt werden kann, der Aufbau der verwendeten Trenneinrichtung entspricht Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Wasserbehandlungsanlage, auf die eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Verfahrens zum Rückspülen einer Trenneinrichtung angewendet ist.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Wasserbehandlungsanlage, auf die noch eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit einem Keramikfilter angewendet ist.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Wasserbehandlungsanlage, auf die noch eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit einem Keramikfilter angewendet ist.
Beschreibung der Ansprüche
Die Erfindung wird in Bezugnahme auf Figuren durch Beispiele beschrieben. Die Wasserbehandlungsanlagen, wie sie in den Fig. 1 und 3 bis 5 beschrieben sind, werden zum Beispiel eingesetzt zur Reinigung von Fluß- oder Seewasser, sowie von Grundwasser u.ä., außerdem in biologischen Kläranlagen, zur Behandlung von kommunalen und industriellen Abwässern, zur Konzentration von Schlamm, zur Abtrennung von Bakterien, ferner zur Entsalzung von Seewasser. Die Trenneinrichtung mit untergetauchtem Keramikfilter entfernt Trübungen, Schwebstoffe aus Abwässern biologischer Klärstufen sowie mit Flockungsmitteln wie Polyaluminiumchlorid (PAC), Aluminiumsulfat, Eisenchlorid oder Polyeisensulfat niedergeschlagene Stoffe.
Beispiel 1
Fig. 1 zeigt eine Anlage zur Wasserbehandlung bestehend aus einem Wasserbehandlungsbecken 1, dem das zu behandelnde Wasser durch die Leitung 2 zugeführt wird, einer Trenneinrichtung 3 mit einem Filter, das im Becken eingetaucht ist, wobei das Wasser durch den im Behandlungsbecken herrschenden Wasserdruck durch das Filter gedrückt wird, ferner bestehend aus einer Belüftungseinrichtung 5, die unterhalb der Trenneinrichtung 3 angebracht ist und mit einem Gebläse 4 verbunden ist, welches Belüftungsgas in das Wasser einbläst, sowie einer Abfuhrleitung 1a am Grund des Behandlungsbeckens, durch die überschüssiger Schlamm abgeführt wird.
Die Trenneinrichtung 3 besteht aus einer Vielzahl von gepackt angeordneten Filtermodulen, wobei jedes Modul aus einer Vielzahl röhrenförmiger keramischer Filter besteht, aus deren Innerem jeweils über eine Leitung 6 das Filtrat abgeleitet wird. Ein Kontrollventil 7 und eine Ansaugpumpe 8 sind in der Leitung 6 eingebaut, über die das Filtrat in Filtrattank 9 gelangt, der sich außerhalb des Wasserbehandlungsbeckens 1 befindet.
Der Filtrattank 9 ist mit einer Leitung 12 für das Wasser, welches zur Rückspülung gebraucht wird, verbunden. Die Leitung 12 enthält eine Pumpe 10 und ein Kontrollventil 11. Durch die Leitung 12 wird Filtrat aus dem Filtrattank 9 zwangsweise dem Inneren der Filter der Trenneinrichtung 3 zugeführt. Eine Leitung 14 ist von einem Chemikalienvorratsbehälter 13 kommend an die Leitung 12 angeschlossen, sie enthält eine Pumpe 15, mit der eine Chemikalie aus dem Vorratsbehälter 13 in die Leitung 12 gefördert werden kann.
Beim Betrieb der Wasserbehandlungsanlage, wird die Pumpe 8 aktiviert, wobei das Ventil 7 geöffnet und das Ventil 11 geschlossen ist. Mit der Pumpe 8 wird Filtrat aus dem Inneren der Filter gefördert, gleichzeitig fließt unbehandeltes Wasser über die Leitung 2 in das Behandlungsbecken 1. Durch den von der Pumpe 8 im Inneren der Filterröhren erzeugten Unterdruck fließt das Wasser durch das Filter und wird dabei gefiltert. Feste Stoffe verbleiben im Behandlungsbecken 1, während das durch die Filter gereinigte Filtrat über die Leitung 6 in den Filtrattank 9 gelangt. Zur selben Zeit fördert das Gebläse 4 durch die Belüftungseinrichtung 5 Belüftungsgas in das Wasserbehandlungsbecken 1, wodurch Gasblasen sowie eine aufsteigende Strömung erzeugt werden, die an der Trenneinrichtung 3 vorbeistreichen und so die Oberfläche der Filter reinigen.
Läßt die Filterwirkung der Filter nach längerer Betriebszeit nach, wird die Trenneinrichtung durch Rückspülung gereinigt. Diese Reinigung kann auch routinemäßig durchgeführt werden, um einem Nachlassen der Filterwirkung vorzubeugen. Zur Überwachung des zeitlichen Abstands zwischen den Reinigungen wird vorteilhaft eine Kontrolleinrichtung, wie z. B. eine Uhr, eingesetzt.
Wird die Trenneinrichtung 3 mit Wasser gereinigt, wird die Zufuhr von zu behandelndem Wasser zum Behandlungsbecken 1 gestoppt, das Ventil 7 geschlossen und die Pumpe 8 abgeschaltet, um den Filtervorgang der Trenneinrichtung 3 anzuhalten. Als nächstes wird die Pumpe 10 in Betrieb genommen, das Ventil 11 geöffnet um auf diese Weise Filtrat aus dem Filtrattank 9 durch die Leitung 12 zwangsweise den Filtratgängen der Filter der Trenneinrichtung 3 zuzuführen. Gleichzeitig werden durch das Belüftungsgas der Belüftungseinrichtung 5 Gasblasen sowie eine Aufwärtsströmung erzeugt, die am Filter vorbei steigen, so daß Ablagerungen auf dem Filter entfernt werden.
Während die Reinigung mit Wasser unter Verwendung von Filtrat in regelmäßigen Abständen durchgeführt wird, wird die Anlage nur bei Bedarf chemisch gereinigt. Zur chemischen Reinigung fördert die Pumpe 15 aus dem Vorratsbehälter 13 das benötigte Reagenz. Zur gleichen Zeit wird Filtrat aus dem Filtrattank 9 durch die Pumpe 10 gefördert. In der Leitung 12 werden Filtrat und Reagenz gemischt und so eine Lösung der Reinigungschemikalie mit der gewünschten Konzentration hergestellt. Die Lösung der Chemikalie wird in die Filter geleitet und verweilt dort für einen geeigneten Zeitraum, während dem es vom Inneren zur Außenseite des Filters vordringt und auf diese Weise Ablagerungen auf dem Filter chemisch ablöst.
Geeignete Chemikalien für die chemische Reinigung sind Lösungen von Oxidationsmitteln wie Natriumhypochlorit, Chlor und Chlordioxid, von Säuren wie Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Oxalsäure und Zitronensäure, sowie von Basen wie Natriumhydroxid. Werden Lösungen von Oxidationsmitteln verwendet, liegt die verfügbare Konzentration an Chlor zwischen ungefähr 1 mg/l und ungefähr 10⁴ mg/l, vorzugsweise zwischen ungefähr 10 mg/l und ungefähr 10³ mg/l. Bei der Verwendung von Säuren oder Basen liegt deren Konzentration im Filtrat zwischen ungefähr 1 mg/l und ungefähr 10⁴ mg/l.
Die Reinigung mit Wasser und die chemische Reinigung werden jeweils mit einer vorher festgelegten Häufigkeit und mit einer vorher festgelegten Dauer durchgeführt. Das Verhältnis der Anzahl der Reinigungen mit Wasser zu den chemischen Reinigungen ist dabei mindestens 2 : 1. Die Dauer eines Reinigungsvorganges mit Wasser liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 0,5 sec und ungefähr 1 min, ein chemischer Reinigungsvorgang dauert zwischen ungefähr 10 sec und ungefähr 5 min.
Nach diesem Rückspülverfahren wird die chemische Reinigung mit einer geeigneten Zeitdauer sowie mit einer vorher festgelegten Häufigkeit durchgeführt, zusätzlich zur Reinigung mit Wasser während des gewöhnlichen Rückspülens. Daher kann übermäßige chemische Reinigung vermieden werden. Ablagerungen an den Filtern können beim Rückspülen mit Wasser mit einer geringen Menge Filtrat entfernt werden, die Filter können dann weiter chemisch gereinigt werden, unter Verwendung einer Menge an Chemikalie, die benötigt wird, um das Filter während der chemischen Reinigung vollständig auszufüllen. Auf diese Weise können die Mengen an Wasser und Chemikalie, die zum Rückspülen benötigt werden, reduziert werden. Solch ein wirkungsvolles Rückspülen erniedrigt den Zeitaufwand, und erhöht die Filterwirkung deutlich.
In Fig. 2 wird in einer graphischen Darstellung die Auswirkung des chemischen Reinigungsprozesses erklärt, wobei der Ansaugdruck (kPa) gegen die verstrichene Zeit (Tage) aufgetragen ist, wobei das zu behandelnde Wasser mit einer konstanten Flußrate durch den Filter gefördert wird. In Fig. 2 ist der Ansaugdruck nach Reinigung der Filter mit einer Natriumhypochloritlösung mit einer verfügbaren Konzentration an Chlor von 100 mg/l aufgetragen mit o, und der Ansaugdruck nach Reinigung des Filters mit Wasser allein aufgetragen mit x. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wurde der Ansaugdruck nach der chemischen Reinigung nicht so negativ, wie es beim Reinigen mit Wasser beobachtet wird. Die Dauer, für die die Filterleistung der Trenneinrichtung zufriedenstellend bliebt, betrug nach der chemischen Reinigung 4 oder mehr Monate, während bei Reinigung mit Wasser die Filterleistung für 1 Monat zufriedenstellend blieb. Dieser Unterschied wird erreicht, weil Ablagerungen auf den Filtern und in den Leitungen durch die Natriumhypochloritlösung entfernt wurden, und die Ablagerung von Schleim durch die Oxidationswirkung von Natriumhypochlorit verhindert wurde.
Als nächstens werden unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 weitere Beispiele für das Verfahren zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit einem Keramikfilter beschrieben. Da der Aufbau der Wasserbehandlungsanlage in den Fig. 3 bis 5 im wesentlichem dem des in Fig. 1 gezeigten entsprechen, sind funktionsfähig gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen, und bereits erwähnte Teile werden nicht noch einmal beschrieben. Es wird vorausgesetzt, daß die Trenneinrichtung 3 in regelmäßigen Abständen routinemäßig durch Rückspülen mit Wasser gereinigt wird.
Beispiel 2
In Fig. 3 wird eine Wasserbehandlungsanlage gezeigt, bestehend aus einem Manometer 16, das mit dem Wasserbehandlungsbecken 1 verbunden ist, um den Wasserdruck nahe der Membranoberfläche der Trenneinrichtung 3 messen zu können, sowie einem weiteren Manometer 17, das auf der Ansaugseite der Pumpe 8 in der Leitung 6 angebracht ist, um den Druck in der Leitung 6 zu messen. Die Manometer 16 und 17 sind über die Signalleitungen 18 und 19 mit einer Kontrolleinrichtung 20 verbunden, die Kontrolleinrichtung 20 ist durch die Signalleitung 21 mit der Chemikalienpumpe 15 verbunden. In dieser Anordnung mißt das Manometer 16 den Wasserdruck P1 im Wasserbehandlungsbecken 1 und das Manometer 17 mißt den Druck P2 in der Leitung 6 während des Filtervorganges mit der Trenneinrichtung 3. Die so erhaltenen Meßwerte werden an die Kontrolleinheit 20 über die Signalleitungen 18 und 19 weitergegeben und der transmembrane Druckunterschied P1-P2 ermittelt. Erreicht der Druckunterschied nach der letzten Reinigung durch Rückspülen mit Wasser einen bestimmten Wert, wird von der Kontrolleinrichtung 20 über die Leitung 21 an die Chemikalienpumpe 15 ein Signal gegeben. Nach Erhalt des Signals wird die Chemikalienpumpe 15 in Betrieb gesetzt, um die chemische Reinigung durchzuführen.
Genauer beschrieben wird eine Pumpe 10 in Betrieb genommen, wobei das Ventil 7 geschlossen und das Ventil 11 geöffnet ist, und Filtrat, das im Filtrattank 9 gesammelt wurde, wird über eine Leitung 12 in die Trenneinrichtung 3 gefördert, in der im wesentlichen gleichen Art und Weise wie beim regulären Reinigungsprozeß mit Wasser. Als nächstes wird eine Chemikalie zu dem durch die Leitung 12 fließenden Filtrat gegeben, und zwar in geeigneter Menge und mit einer geeigneten Dauer, die jeweils in Abhängigkeit vom transmembranen Druckunterschied optimiert werden. Auf diese Weise wird die Trenneinrichtung 3 chemisch gereinigt.
Entsprechend dem Verfahren zum Rückspülen wird die chemische Reinigung, im Gegensatz zum routinemäßigen Rückspülverfahren, nur durchgeführt, wenn es notwendig ist, wobei der Zeitpunkt durch Überwachung des transmembranen Druckunterschiedes ermittelt wird. Die Notwendigkeit einer chemischen Reinigung wird also in geeigneter Weise überprüft, wobei die benötigten Mengen an Wasser und Chemikalie erheblich reduziert werden und so eine effizientes Rückspülen erreicht wird. Obwohl in dieser Ausführungsform die Chemikalienpumpe erst im folgenden regulären Reinigungsprozeß eingeschaltet wird, nachdem die transmembrane Druckdifferenz einen festgelegten Wert erreicht hat, kann die chemische Reinigung auch unmittelbar nach Erreichen des festgelegten Wertes für den transmembranen Druckunterschied vorgenommen werden, indem Filtrat aus dem Filtrattank 9 durch die Leitung 12 zwangsweise dem Inneren der Filter zugeführt wird und die Pumpe 15 eingeschaltet wird, um eine Chemikalie zu fördern.
In einer Abwandlung des vorher beschriebenen Beispiels 2 wird auf das Manometer 16 im Wasserbehandlungsbecken 1 der Wasserbehandlungsanlage verzichtet. D.h., das Manometer 17 ist auf der Ansaugseite der Pumpe 8 an der Leitung 6 angebracht, um dort den Druck in der Leitung 6 zu messen und steht über die Leitung 19 mit der Kontrolleinrichtung 20 in Verbindung, welche über die Leitung 21 mit der Chemikalienpumpe 15 in Kontakt steht. Bei dieser Anordnung wird der Zeitpunkt für eine chemische Reinigung bestimmt durch Beobachtung der Abnahme des Ansaugdrucks, und die chemische Reinigung wird mit einer vorher bestimmten Dauer ausgeführt in Abhängigkeit von der Abnahme des Ansaugdrucks. Wie beim vorher beschriebenen Verfahren zum Rückspülen kann auch dieses Verfahren die chemische Reinigung mit geeigneter Häufigkeit durchführen und die für das Rückspülen benötigten Mengen an Wasser und Chemikalien verringern und ein effizientes Rückspülen ermöglichen.
Beispiel 3
In Fig. 4 wird eine Wasserbehandlungsanlage dargestellt, die aus einem Durchflußmesser 22 in der Leitung 6 auf der Austrittsseite der Pumpe 8 besteht, mit dem die Durchflußrate des Filtrats in der Leitung 6 gemessen werden kann, sowie einer Kontrolleinrichtung 24, die über die Leitung 23 mit dem Durchflußmesser 22 verbunden ist und einer Chemikalienpumpe 15, die über die Leitung 25 mit der Kontrolleinrichtung 24 verbunden ist.
Bei dieser Anordnung mißt der Durchflußmesser 22 die Flußrate des Filtrats in der Leitung 6 während des Filtrationsvorgangs durch die Trenneinrichtung 3. Die Flußrate wird über die Signalleitung 23 an die Kontrolleinrichtung 24 übermittelt und dort als Fluß durch den Filter interpretiert. Beim nächsten regulären Reinigungsprozeß, nachdem die Flußrate durch das Filter einen bestimmten Wert unterschritten hat, wird von der Kontrolleinrichtung 24 über die Leitung 25 ein Signal an die Chemikalienpumpe 15 gegeben. Nach Erhalt des Signals wird die Chemikalienpumpe 15 für die chemische Reinigung aktiviert. Zu diesem Zeitpunkt wird für eine bestimmte Zeitdauer eine bestimmte Chemikalienmenge von der Chemikalienpumpe 15 durch die Leitung 14 gefördert, wobei Dauer und Menge in Abhängigkeit von der Abnahme der Flußrate optimiert werden, auf diese Weise wird die Trenneinrichtung 3 chemisch gereinigt.
Bei dieser Anordnung wird der Zeitpunkt, zu dem eine chemische Reinigung durchgeführt werden soll, in Abhängigkeit von der Abnahme der Durchflußrate durch Leitung 6 bestimmt. Auch dieses Verfahren zum Rückspülen kann die chemische Reinigung mit geeigneter Häufigkeit durchführen und die benötigten Mengen an Wasser und Chemikalien verringern und so ein effizientes Rückspülen gewährleisten.
Beispiel 4
In Fig. 5 ist eine Wasserbehandlungsanlage dargestellt, bestehend aus einer Leitung 14 zur Zufuhr von Chemikalien aus einem Chemikalientank 13 und eine zweite Leitung 27, die mit dem Chemikalientank 26 verbunden ist, wobei beide Leitungen mit der Filtratförderleitung 12 verbunden sind. Auf diese Weise ist es möglich, mit der Pumpe 15 eine Chemikalie über Leitung 14 in die Leitung 12 zu fördern, und desweiteren eine zweite Chemikalie mit der Pumpe 28 aus dem Tank 26 über die Leitung 27 ebenfalls in Leitung 12 zu fördern.
Für diese Wasserbehandlungsanlage wird der Rückspülvorgang, bei dem der Chemikalienvorratsbehälter 13 verwendet wird, als Beispiel erklärt. Im Behälter 13 ist Natriumhypochloritlösung als Oxidationsmittel enthalten. Im ersten Schritt der Rückspülung einer Trenneinrichtung 3 wird das im Vorratsbehälter 13 enthaltene Oxidationsmittel dem Filtrat beigemengt, indem es durch Leitung 14 der Leitung 12 zugeführt wird. Nachdem das Oxidationsmittel auf eine geeignete Konzentration verdünnt wurde, wird es dem Inneren der Filter zwangsweise zugeführt, um die Membranfilter chemisch zu reinigen. Im zweiten Schritt werden die Filter mit reinem Filtrat gespült, welches keine Chemikalie enthält, indem Filtrat zwangsweise zugeführt wird.
Entsprechend dem Verfahren zum Rückspülen, werden die Filter 3 zur chemischen Reinigung zunächst mit Oxidationsmittel behandelt, anschließend mit Filtrat gespült, um noch im Filter verbliebene Oxidationsmittelreste zu entfernen. Das Oxidationsmittel verbleibt, im Gegensatz zu den herkömmlichen Methoden, nach dem Rückspülen nicht im Filter. Daher gibt die Trenneinrichtung nach Wiederaufnahme der Filtration auch keine Chemikalien ab. Es können daher in einem späteren Schritt der Wasserreinigung auch RO-Membranen eingesetzt werden, die empfindlich gegen Oxidationsmittel sind.
Beispiel 5
In einer Wasserbehandlungsanlage, wie oben in Beispiel 4 mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben, sind in den Chemikalienbehältern 13 und 26 jeweils ein Oxidationsmittel, wie z. B. Natriumhypochlorit und ein Reduktionsmittel, wie z. B. Natriumbisulfitlösung enthalten.
Im ersten Schritt des Rückspülens wird das im Behälter 13 enthaltene Oxidationsmittel mittels der Pumpe 15 über die Leitung 14 dem Filtrat, das in Leitung 12 fließt, beigemischt. Das auf eine geeignete Konzentration verdünnte Oxidationsmittel wird dann zwangsweise dem Inneren der Filter zugeführt, um die Filter chemisch zu reinigen. Danach, in einem zweiten Schritt, wird die Pumpe 15 angehalten und die Pumpe 28 in Betrieb gesetzt, so daß das Reduktionsmittel aus dem Behälter 26 über Leitung 27 der Leitung 12 zugeführt wird. Anschließend wird das auf eine geeignete Konzentration verdünnte Reduktionsmittel zwangsweise dem Inneren der Filter zugeführt, um diese zu spülen. Entsprechend diesem Verfahren zum Rückspülen kann das im Filter verbliebene Oxidationsmittel durch das Reduktionsmittel inaktiviert werden und daher weitere Auswirkungen des Oxidationsmittels vermieden werden, ohne das Filter mit Filtrat spülen zu müssen.
Beispiel 6
In einer Wasserbehandlungsanlage, wie im Beispiel 4 unter Bezug auf Fig. 5 beschrieben, ist in den Chemikalienbehältern 13 und 26 jeweils Salzsäure und als Oxidationsmittel z. B. Natriumhypochloritlösung enthalten. In einem ersten Schritt des Rückspülens wird mit einer geeigneten Zeitdauer eine chemische Reinigung unter Verwendung von Salzsäure durchgeführt, welche aus dem Behälter 13 zugeführt wird. Anschließend wird für eine geeignete Dauer eine weitere chemische Reinigung durchgeführt unter Verwendung von Natriumhypochlorit, welches aus dem Behälter 26 zugeführt wird. Danach wird im zweiten Schritt mit Filtrat gespült, welches keine Chemikalien enthält.
Entsprechend diesem Verfahren zum Rückspülen können durch Salzsäure anorganische, durch Natriumhypochloritlösung organische Ablagerungen von den Membranfiltern entfernt werden. Danach werden noch im Filter verbliebe Reste von Natriumhypochlorit durch Filtrat herausgespült, um die Oxidationswirkung des Natriumhypochlorits zu eliminieren.
Beim ersten Schritt des Rückspülens kann die chemische Reinigung mit Natriumhypochlorit auch der mit Salzsäure vorangestellt sein.
Beim zweiten Schritt des Rückspülens kann auch die Lösung eines Reduktionsmittels, wie z. B. Natriumbisulfit, zum Spülen verwendet werden, um die Oxidationswirkung des Natriumhypochlorit aufzuheben.
Obwohl in den vorher beschriebenen Beispielen die Lösungen der Chemikalien in der Rückspülleitung für das Filtrat zubereitet wurden, indem die benötigte Chemikalie zugefügt wurde, kann die Lösung der Chemikalien natürlich auch bereits gebrauchsfertig im Vorratsbehälter enthalten sein und dann zur chemischen Reinigung der Trenneinrichtung zugeführt werden. Außerdem kann das Reinigungsverfahren auch auf Trenneinrichtungen mit flachen Filtern und solchen mit erhöhtem Innendruck angewandt werden, obwohl das Verfahren in den Beispielen für eine Trenneinrichtung mit erhöhtem Außendruck und röhrenförmigen Filtern beschrieben wurde.
Wie beschrieben, stellt die Erfindung ein effizientes Verfahren zum Rückspülen zur Verfügung, das es ermöglicht, exzessives chemisches Reinigen zu vermeiden und die für die Reinigung benötigten Mengen an Chemikalien und Wasser zu verringern. Dies rührt daher, daß die Filter beim routinemäßigen Reinigen mit Filtrat gereinigt werden und unabhängig davon mit einer vorher festgelegten Dauer und mit einer vorher festgelegten Häufigkeit chemisch gereinigt werden. Dauer und zeitlicher Abstand, mit der eine chemische Reinigung durchgeführt wird, kann auch durch Beobachtung des transmembranen Druckunterschieds, des Ansaugdrucks oder der Filtratflußrate bestimmt werden. Im Ergebnis verringert dieses effiziente Verfahren zum Rückspülen Häufigkeit und Zeitbedarf des Reinigungsvorgangs und steigert deshalb Filterleistung und Haltbarkeit der Trenneinrichtung. Wartung und Betrieb der Trenneinrichtung können daher vereinfacht werden. Ferner wird das chemische Reagenz während der chemischen Reinigung für eine Dauer, welche ausreichend für eine vollständige Reaktion ist, im Filter belassen, so daß die Filter gründlich gereinigt werden. Desweiteren werden bei der chemischen Reinigung die Filter zunächst mit einer Chemikalie, z. B. einem Oxidationsmittel, behandelt und dann mit Filtrat oder einem Reduktionsmittel gespült. Entsprechend wird verhindert, daß die Chemikalie bei Wiederaufnahme der Filtration mit dem Filtrat zusammen aus der Trenneinrichtung gespült wird. In einem späteren Schritt der Wasseraufbereitung kann daher eine RO-Membran, welche empfindlich gegen Oxidationsmittel ist, verwendet werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit untergetauchtem keramischen Filter, gekenn­ zeichnet durch die Verfahrensschritte: zwangsweises Zuführen von Filtrat zum Spülen, das vorher mit Hilfe der Trenneinrichtung abgeschieden wurde, zu den Filtratdurchlässen und bei Bedarf zwangsweises Zuführen einer Lösung einer Chemikalie zu den Filtratdurchlässen zur chemischen Reinigung, wobei beide Verfahrensschritte unabhängig voneinander in bestimmter Häufigkeit sowie mit einer bestimmten Dauer erfolgen.
2. Verfahren zum Rückspülen einer Trenneinrichtung mit untergetauchter keramischer Trennmembran, dadurch gekennzeichnet, daß die Häufigkeit einer chemischen Reinigung in Abhängigkeit vom Druckabfall beim Durchtritt des Filtrats durch die Membran, vom Ansaugdruck oder von der beobachteten Durchflußrate während der Filtration geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die zwangsweise zugeführte Chemikalie während der chemischen Reinigung für eine angemessene Zeitdauer im Filter verbleibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach der chemischen Reinigung die keramischen Filter mit Filtrat oder einer Lösung eines Reduktionsmittels gespült werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die chemische Reinigung unter Verwendung einer wäßrigen Lösung eines Oxidationsmittel durchgeführt wird, das aus der Gruppe, die aus Natriumhypochlorit, Chlor oder Chlordioxid besteht, ausgewählt ist, und die zur Verfügung stehende Konzentration des Chlors zwischen ungefähr 1 mg/l und 10 mg/l beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Ausführung der chemischen Reinigung eine wäßrige Lösung einer Säure oder Base in einer Konzentration von 1 mg/l bis ungefähr 10 mg/l verwendet wird, wobei entweder eine Säure aus der Gruppe, die aus Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Oxalsäure oder Zitronensäure besteht oder als Base Natriumhydroxid ausgewählt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die chemische Reinigung in mehreren Stufen durchgeführt wird, wobei die Lösungen von zumindest zwei Chemikalien verwendet werden, wobei ein Oxidationsmittel sowie eine Säure oder Base eingesetzt werden.
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