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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Techniken zum Regenerieren von Filtermembranpatronen,
die in Feststoff-Flüssigkeit-Separatoren
für Belebtschlamm
verwendet werden, und, insbesondere, ein Verfahren zum Regenerieren
von Filtermembranpatronen für
Belebtschlamm, mit welchen Filtermembranpatronen, die aus einer
organischen Flachmembrane bestehende Filtermembranen verwenden,
einfach bei geringen Kosten ausgetauscht werden.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
Belebtschlammbehandlungsanlagen zur Durchführung von Feststoff-Flüssigkeit-Separation hochkonzentrierten
Belebtschlamms bläst
ein in einem Tank angeordneter Luftdiffusor Belüftungsluft aus, um Sauerstoff
zu Belebtschlamm in dem Tank zuzuführen und das organische Material
und Stickstoff in Rohwasser wird mit dem Belebtschlamm behandelt,
und eine gemischte Flüssigkeit
in dem Tank, welche ein Gemisch aus behandeltem Wasser und dem Belebtschlamm
ist, wird einer Feststoff-Flüssigkeits-Separation durch
einen in einen Belüftungstank eingetauchten
Membranseparator unterworfen.
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Der
obige Membranseparator weist eine Vielzahl von Filtermembranpatronen
auf und filtert eine gemischte Flüssigkeit durch Verwendung eines Kopfes
innerhalb des Tanks als Antriebsdruck. Der Luftdiffusor ist unterhalb
des Membranseparators angeordnet und bläst Belüftungsluft nach oben gerichtet
aus. Durch Luftanhebungswirkung der Belüftungsluftblasen hervorgerufener
Steigstrom strömt entlang
der Membranflächen
der Filtermembranpatronen, um diese Membranflächen zu reinigen. Diese Reinigung
unterdrückt
eine Verminderung in der Separationswirkung der Filtermembranpatronen,
wodurch verhindert wird, dass der Membranseparator zu Fehlfunktionen
führt.
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In
der obigen Filtermembranpatrone ist eine aus einer organischen Flachmembran,
wie z. B. Ultrafiltrationsmembran oder Mikrofiltrationsmembran, bestehende
Filtermembran auf der Oberfläche
einer Filterplatte angeordnet und der Umfang der Filtermembran ist
mit der Filterplatte mittels Schweißung sicher befestigt. Deren
Lebensdauer liegt im Allgemeinen zwischen zwei und fünf Jahren.
Wenn diese Filtermembranpatrone in Betrieb genommen wird, wird jedoch
deren Umfang durch Steigstrom einer Schlagbewegung ausgesetzt, um
die Stärke
eines Schweißteils
zu verschlechtern, was in einer kürzeren Lebensdauer als die
beschriebene normale Lebensdauer führen kann. Auf der anderen
Seite werden Filtermembranen, welche in den Filtermembranpatronen
verwendet werden, durch Beschichten eines organischen makromolekularen
Membranmaterials auf beiden Seiten eines nicht gewebten Stoffes hergestellt,
welcher als Substrat dient. Da derartige Filtermembranen Beständigkeit
haben, erfolgt geringer oder kein Bruch, allerdings schreitet Verunreinigung
aufgrund von Belebtschlamm mit dem Alter fort, was zu einer Verminderung
im Durchfluss führt.
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Dementsprechend
ist es ein primäres
Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Regenerierung von Filtermembranpatronen
für Belebtschlamm
anzugeben, welches die Wiederherstellung der Filterwirkung von verschmutzten
Filtermembranpatronen, den Ersatz von defekten Teilen und den Ersatz
von Filtermembranen mit Leichtigkeit und bei geringen Kosten bewirkt.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Verfahren zum Ersetzen einer Filtermembran einer Filterpatrone für Belebtschlamm
gemäß der Erfindung,
wobei die besagte Filterpatrone eine organische flache Filtermembran,
welche vorgesehen ist, um die Oberfläche einer Filterplatte aus Harz
abzudecken, ein Schweißteil
mit einer per Ultraschall geschweißten Dichtung, welche entlang
des gesamten Umfangs der besagten Filtermembran ausgebildet ist
und die besagte Filtermembran mit besagter Filterplatte sicher verbindet
sowie einen durch besagtes Schweißteil umgebenen Bereich, welcher
als aktiver Filterbereich definiert ist, hat, umfaßt die Schritte:
Schneiden der besagten Filtermembran entlang der Innenseite des
besagten Schweißteils,
um den Umfang der besagten Filterplatte herum einen Rahmen von besagter
Filtermembran mit einer vorgegebenen Breite zu bilden, welcher das
besagte Schweißteil
beinhaltet, als Verbindungsaufmaß; Anordnen eines neues Filzes
in dem Bereich der Innenseite des Schweißteils; Anordnen einer frischen
Filtermembran auf solche Weise, dass deren Kante mit dem besagten
Verbindungsaufmaß überlappt;
und Anbringen eines Klebemittels auf besagte frische Filtermembran
entlang des besagten Verbindungsaufmasses um den gesamten Umfang
der besagten verbrauchten und frischen Filtermembranen mit einer Schicht
Klebemittels abzudichten, welche Schicht durch Durchdringung des
besagten Klebemittels durch beide Membranen und dessen Aushärtung im besagten
Verbindungsaufmaß gebildet
wird.
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Dieses
Verfahren ist wirksam für
den Fall, in dem der Schaden an der Filtermembranpatrone darauf
zurückzuführen ist,
dass die Filtermembran in dem wirksamen Filterbereich teilweise
zerbrochen ist, oder durch das Ersetzen der Filtermembran bedingt
ist. D. h., die frische Filtermembran wird nicht direkt an die Filterplatte
mittels eines Klebemittels geklebt, sondern wird sicher an die Filterplatte
befestigt über
die gebrauchte Filtermembran, in dem die gebrauchte Filtermembran
als haftende Anbringfläche verwendet
wird.
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Mit
dieser Anordnung stellt das Schweißteil die abdichtende Eigenschaft
zwischen der Filterplatte und der gebrauchten Filtermembran sicher,
und die Klebemittelschicht stellt die abdichtende Eigenschaft zwischen
den gebrauchten und neuen Filtermembranen sicher, dadurch wird der
effektive Filterbereich in der neuen Filtermembran gegen die Umgebung
abgedichtet, durch das Schweißteil
und die Klebemittelschicht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER BEILIEGENDEN ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die Anordnung eines Membranseparators
zeigt, welcher Filtermembranpatronen für Belebtschlamm verwendet.
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2 ist
eine Vorderansicht der obigen Filtermembranpatrone.
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3 ist
eine Explosionsansicht, welche die Anordnung der Filtermembranpatrone
veranschaulicht.
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4 ist
eine schematische Ansicht, welche eine Vorgehensweise der Schweißung der
Filtermembranpatrone veranschaulicht.
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5 ist
ein Querschnitt der Filtermembranpatrone.
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6 ist
eine schematische Ansicht, welche die Vorgehensweise bei der Regenerierung
einer Filtermembranpatrone für
Belebtschlamm veranschaulicht.
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7 ist
eine schematische Ansicht, welche die Vorgehensweise bei der Regenerierung
einer Filtermembranpatrone für
Belebtschlamm gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
veranschaulicht.
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8 ist
ein vergrößerter Querschnitt,
welcher die Verbindungsstruktur der obigen Filtermembranpatrone
zeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Membranseparators, welcher als
Feststoff-Flüssigkeits-Separator
für Hochkonzentrationsbelebtschlamm
arbeitet. 1 umfasst einen Membranseparator 1,
eine Vielzahl von plattenartigen Filtermembranpatronen für Belebtschlamm
(im folgenden Filtermembranpatrone genannt) 2, einen Luftdiffusor 3, durch
welchen Luft zum Reinigen der Membranoberfläche von einem unteren Teil
des Membranseparators 1 ausgeblasen wird, und eine Fassung 4 zum Einfassen
der Filtermembranpatrone 2 und Luftdiffusor 3.
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Um
Transport und Wartung zu vereinfachen, ist die Fassung 4 in
zwei Teilen ausgebildet, d. h. ein Membrangehäuse 5, in welchem
eine Vielzahl von Filtermembranpatronen 2 in paralleler
Anordnung in vertikaler Richtung gehalten werden, und eine Diffusorfassung 6 zum
Einfassen des Luftdiffusors 3. Durch die Diffusorfassung 6 wird
die gesamt Luftmenge zum Reinigen der Membranoberfläche, welche
aus dem Luftdiffusor 3 ausgeblasen wird, in die Membranfassung 5 eingeleitet.
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Bezugnehmend
auf 2 und 3 ist in einer Filtermembranpatrone 2 eine
Filtermembran 2b einer organischen Flachmembran an beiden
Seiten einer Filterklappe 2a aus ABS-Harz angeordnet, ein Filz 2c ist
zwischen der Filterplatte 2a und der Filtermembran 2b zwischengelegt,
und der Umfang der Filtermembran 2b ist mit der Filterplatte 2a sicher
verbunden durch Schweißung
mit Ultraschallwelle. Die Filtermembran 2b wird durch Beschichten
eines organischen markromolekularen Membranmaterials auf beide Seiten
eines nicht gewebten Stoffes hergestellt, welcher als Substrat dient.
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Herstellungsschritte
einer Filtermembranpatrone 2 werden mit Bezugnahme auf 3 bis 5 beschrieben.
Eine Filterplatte 2a hat ein Schweißhilfsteil 2d entlang
ihres gesamten Umfangs und ein Schweißteil 2e, welches
an der Innenseite des Schweißhilfsteils 2d entlang
des Umfangs des Teils 2d angeordnet ist. Das Schweißhilfsteil 2d und Schweißteil 2e sind
an einer höheren
Lage ausgebildet, als die Oberfläche
der Filterplatte 2a. Ein wasserauffangender Teil 2f verläuft durch
beide Seiten der Filterplatte 2a, und ein Auslass 2g für durchgesickerte
Flüssigkeit
kommunizierend mit dem Wasserauffangteil 2f ist in einer
oberen Kante der Filterplatte 2a ausgebildet.
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Ein
Filz 2c ist angeordnet an Stellung umgeben durch das Schweißteil 2e auf
der Oberfläche
der Filterplatte 2a und eine Filtermembran 2b wird
dann überlappt,
um das Schweißhilfsteil 2d und
das Schweißteil 2e abzudecken.
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In
diesem Zustand wird Ultraschallwelle von einem Ultraschalloszillator
F zu dem Schweißhilfsteil 2d oszilliert.
Mit Ultraschallwelle wird das Schweißhilfsteil 2d geschmolzen,
um zwischen dem Teil 2d und dem Umfang der Filtermembran 2b zu
verschmelzen, dadurch wird die Membran 2b an die Filterplatte 2a geheftet.
Dank des Heftens während
die Filtermembran 2b gegen das Schweißteil 2e gedrückt wird,
liegt die Filtermembran 2b flach ohne Falten in einem effektiven
Filterbereich A, welcher von dem Schweißteil 2e umgeben ist.
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Anschließend wird
Ultraschallwelle von dem Ultraschalloszillator S zu dem Schweißteil 2e oszilliert.
Mit Ultraschallwelle wird das Schweißteil 2e geschmolzen,
um zwischen dem Schweißteil 2e und der
Filtermembran 2b zu verschmelzen. Dadurch bewirkt das Schweißteil 2e Abdichtung zwischen
dem effektiven Filterbereich A und der Umgebung. Beide Seiten der
Filterplatte 2a werden den vorhergehenden Schritten unterzogen.
Die hergestellte Filtermembranpatrone 2 stellt einen vorgewählten Zwischenraum
zwischen der Filterplatte 2a und der Filtermembran 2b durch
den Filz sicher. Dieser Zwischenraum bildet einen Durchgang für durchgesickerte
Flüssigkeit.
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Wie
in 1 gezeigt, kommuniziert jede Filtermembranpatrone 2 mit
einem Sammelrohr 8 über einen
Schlauch 7, der mit dem Auslass 2g für durchgesickerte
Flüssigkeit
verbunden ist. Das Sammelrohr 8 kommuniziert mit einem
Auslassrohr 9 für durchgesickerte
Flüssigkeit,
welches eine durch die Membran durchgesickerte Flüssigkeit
abführt.
Eine Runterhalteplatte 10 verhindert, dass jede Filtermembranpatrone 2 schwimmt.
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Wenn
der obige Membranseparator 1 in Belebtschlammbehandlungsanlagen
verwendet wird, wird der Membranseparator 1 in eine gemischte
Flüssigkeit
aus Belebtschlamm und Rohwasser eingetaucht, welche in einem Belüftungstank
(nicht abgebildet) gespeichert ist, und Belüftungsluft wird von einem Diffusor 3 ausgeblasen.
In diesem Zustand werden die organische und Stickstoff in dem Rohwasser mit
dem Belebtschlamm behandelt, während
die gemischte Flüssigkeit
durch die Filtermembranpatrone 2 gefiltert wird, durch
Verwendung des Kopfes innerhalb des Tanks als Antriebsdruck (alternativ
kann erzwungene Saugfiltrierung erwirkt werden durch Zwischenschalten
einer Saugpumpe in das Abführrohr 9 für durchgesickerte
Flüssigkeit),
und die Flüssigkeit, welche
die Membranoberfläche
der Filtermembranpatrone 2 durchdrungen hat, wird dann
zur der Umgebung des Tanks als behandeltes Wasser durch das Abführohr 9 für durchgesickerte
Flüssigkeit
abgeführt.
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Zu
dieser Zeit wird die Membranoberfläche der Filtermembranpatrone 2 durch
Steigstrom gereinigt, welcher durch die Belüftungsluftblasen erzeugt wird,
die aus dem Diffusor 3 ausgeblasen werden und deren Luftanhebewirkung.
Diese Reinigung unterdrückt
eine Verminderung der Separatorfunktion, wodurch verhindert wird,
dass der Membranseparator 1 eine Fehlfunktion verursacht.
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Während der
Verwendung der Filtermembranpatrone 2 wird eine Kuchenschicht
bestehend aus einem organischen, beispielsweise Belebtschlamm, an
die Membranoberfläche
der Filtermembranpatrone 2 angebracht, oder die Poren der
Membran werden verstopft durch organische Verunreinigen, wodurch
deren Membranseparationswirkung sich verschlechtert.
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Ein
Verfahren zum Beheben einer Filtermembranpatrone 2 wird
mit Bezugnahme auf 6 bis 8 beschrieben.
Zur Regenierung einer Filtermembranpatrone 2 aufgrund von
Beschädigungen an
einem effektiven Filterbereich A einer Filtermembran 2b wird
die Membran 2b entlang der Innenseite des Schweißteils 2e in
einem vorgegebenen Abstand geschnitten, um die Filtermembran 2b einer
vorgegebenen Breite L mit dem Schweißteil 2e entlang des Umfangs
der Filterplatte 2a als Verbindungsaufmaß 41 zurückzulassen.
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Der
Grund hierfür
ist, dass nach Entfernen der Filtermembran 2b die Oberfläche der
Filterplatte 2a an einem Schweißhilfsteil 2d rau
wird, wodurch es schwierig wird, eine neue Filtermembran 42 direkt
an die Filterplatte 2a zu kleben. Dementsprechend wird, anstatt
die neue Filtermembran 42 direkt an die Filterplatte 2a zu
kleben, die verbrauchte Filtermembran 2b, welche eine Verbindung
auf dem Schweißteil 2e bildet,
als Verbindungsaufmaß 41 verwendet.
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Anschließend wird
unter der Voraussetzung, dass die Oberfläche der verbrauchten Filtermembran 2b an
dem Verbindungsaufmaß 41 durch
Reinigen saubergehalten wird, ein neuer Filz 43 im Bereich
der Innenseite des Schweißteils 2e angebracht,
und eine neue Filtermembran 42 wird sicher befestigt, um
die Oberfläche
der Filterplatte 2a zu bedecken. In diesem Zustand wird
der Umfang der neuen Filtermembran 42 in Berührung mit
dem Verbindungsaufmaß 41 gebracht
und ein Klebemittel wird auf dem Umfang der neuen Filtermembran 42 aufgebracht,
welche dem Verbindungsaufmaß 41 entspricht.
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Dieses
Klebemittel kann auf die Berührungsfläche zwischen
der verbrauchten Filtermembran 2b und der neuen Filtermembran 42 aufgebracht
werden. In dieser Ausführungsform
wird jedoch eine ausreichende Menge des Klebemittels auf die gesamte Breite
des Verbindungsaufmaßes 41 aufgetragen, von
der Oberfläche
der neuen Filtermembran 42 an. Hier wird eines der Klebemittel
mit weichem Polyurethan (Ester) verwendet. Das Klebemittel sickert
durch die Poren beider Filtermembranen 2b, 42 und
härtet dann
aus, um Harz zu werden, wodurch es eine Klebemittelschicht 44 bildet.
Die Schicht 44 dichtet den gesamten Umfang der Filtermembranen 2b, 42 ab.
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Auf
diese Weise kann der effektive Filterbereich A in der neuen Filtermembran 42 gegen
die Umgebung abgedichtet werden, in dem man die neue Filtermembran 42 an
der Filterplatte 2a durch die verbrauchte Membran 2b befestigt.
Als Folge wird die abdichtende Eigenschaft zwischen der Filterplatte 2a und
der verbrauchten Filtermembran 2b durch das Schweißteil 2e und
dessen Schweißschicht 2h sichergestellt,
und die abdichtende Eigenschaft zwischen den Membranen 42 und
der verbrauchten Filtermembran 2b wird sichergestellt durch
die Klebemittelschicht 44. Wenn die aus einem Polyurethan-Klebemittel
bestehende Klebemittelschicht 44 in Wasser gestellt wird,
enthält
sie Wasser und zeigt dann Flexibilität, wodurch sie als Puffer dient,
um die Vibration der neuen Filtermembran 42 zu absorbieren.
Dies verhindert Bruch zwischen der verbrauchten Filtermembran 2b und
neuen Filtermembran 42 in dem Verbindungsaufmaß 41.
Wie beschrieben, ermöglichen
die Schritte des Schneidens der verbrauchten Filtermembran 2b und
Klebens der neuen Filtermembran 42 die Regenerierung der
Filtermembranpatrone 2 mit Leichtigkeit und bei niedrigen
Kosten.