DK172874B1 - Fremgangsmåde til regenerering af en separationsindretning for et væskeformigt medium indeholdende uopløste bestanddele sam - Google Patents

Description

i DK 172874 B1 FREMGANGSMÅDE til regenerering af en separationsindretning FOR ET VÆSKEFORMIGT MEDIUM INDEHOLDENDE UOPLØSTE BESTANDDELE SAMT EN SEPARATIONSINDRETNING TIL BRUG VED FREMGANGSMADEN 5

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til regenerering af en dynamisk membran i en separationsindretning for et væskeformigt medium indeholdende uopløste bestanddele, hvilken separationsindretning om-10 fatter et kammer med i det mindste én deri arrangeret dynamisk membran omfattende et på en støttematrice med gennemgående huller, som for eksempel en porøs støttematrice, i kammeret genereret lag af et fint fordelt partikelmateriale, ved hvilken et vædskeformigt medium til-15 føres separationsindretningen og føres forbi den dynamiske membran under opdeling i to strømme, en permeatstrøm, der trænger gennem den dynamiske membran, og en rejekt-strøm, som passerer forbi den dynamiske membran.

20 Den foreliggende opfindelse angår tillige en separationsindretning med en dynamisk membran til brug ved fremgangsmåden .

Ved anvendelse af separationsindretningen afsættes der på 25 membranen en med tiden stadig tykkere belægning bestående af de i det væskeformige medium uopløste bestanddele, hvilket successivt mindsker permeatstrørrunen. Belægningen må derfor efter en tids drift fjernes og laget af det fint fordelte partikelmateriale erstattes med et nyt el-30 ler må på anden måde bibringes sine oprindelige egenskaber. Denne regenerering af membranen bør udføres uden demontering af separationsindretningen. Hidtil er dette udført ved tilbageskyldning med væske eller trykluft eller gennem opløsning eller bortvaskning af belægningen og 35 partikelmaterialet i en væske med efterfølgende tilførsel af en slam af nyt partikelmateriale til kammeret under sådanne betingelser, at et lag af partikelmateriale afsættes på støttematricen samt dennes huller eller porer.

DK 172874 B1 2

Ifølge den foreliggende opfindelse har det vist sig muligt, at tilvejebringe en regenerering af den dynamiske membran, medens denne befinder sig i separationsindret-5 ningens kammer på en måde, som er betydelig mere enkel, og som giver et betydelig mere reproducerbart resultat end tidligere anvendte metoder. Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes dette, idet belægning af de i det væskeformige medium uopløste bestanddele, som ved se-10 parationsindretningens anvendelse dannes på den dynamiske mebran, fjernes fra støttematricen, samtidig med at i det mindste en del af partikelmaterialet efterlades på støttematricen ved hjælp af eller flere forskydelige indretninger, som af en i kammeret anbragt rotor, bringes i me-15 kanisk kontakt med laget af partikelmateriale og forskydes langs med og forbi støttematricen.

En mulig forklaring på det gode resultat, der opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er at fjernelsen af 20 materialet fra støttematricen sker på en sådan måde, at den dynamiske membrans porestruktur i alt væsentligt bibeholdes intakt. Partikelmateriale, som befinder sig i porer eller huller i støttematricen eller ved deres mundinger, forbliver på sin plads under behandlingen. Ved 25 tidligere anvendte regenereringsmetoder kan det derimod ikke undgås, at den dynamiske membrans porestruktur forandres. Ved tilbagespulingen vil en forekommende lokal gensætning af porer føre til ukontrollerbare forskydninger af partikler i andre porer og ved mundinger for andre 30 porer i støttematricen. Ved vaskning af membranen kan belægningen hindre en nødvendig kontakt mellem vaskevæske og partikelmateriale og behandlingen medfører såvel kemiske som fysiske forandringer i partikellaget. Kemiske forandringer indtræder i endnu højere grad ved opløs-35 ningsforløb.

En støttematrice af porøs type kan på konventionel måde blandt andet bestå af et polymert materiale, som for ek- DK 172874 Bl 3 sempel polyamid, polypropen, celluloseacetat og polysul-fon i form af en semipermeabel porøs film af en tynd porøs skive af metal, som for eksempel rustfrit stål eller en nikkellegering eller af en tynd porøs skive af et ke-5 ramisk materiale, som for eksempel aluminiumoxid. Støttematricen kan også bestå af et vævet eller filtet produkt med gennemgående huller opbygget af fibre af et polymert materiale, eventuelt af den ovenfor som eksempel givne type eller af polyethylenglykoltereftalat eller polyte-10 trafluoreten eller fibre af et metallisk materiale, som for eksempel rustfrit stål eller af naturfibre, som for eksempel bomuld. Porerne i en porøs støttematrice har fortrinsvis en størrelse på 0,01 - 10 mm, og hullerne i en vævet eller filtet støttematrice har fortrinsvis en 15 størrelse på 0,5-20 non. Tykkelsen for støttematricen går fortrinsvis op til 0,1 - 10 mm.

Det fint fordelte partikelmateriale kan på konventionel måde blandt andet bestå af en uorganisk oxid, som for ek-20 sempel kiseloxid, titandioxid eller magnetit, af glas eller af et polymermateriale, som for eksempel polystyren. Partiklerne i det påførte lag har fortrinsvis en større på 0,001 - 10 mm. De påføres fra en slam, som tilføres separationsindretningens kammer på støttematricen, idet 25 en trykforskel op- retholdes mellem kammeret og membranens permeatside. Porestørrelsen i det på støttematricen dannede lag af partikelmateriale er fortrinsvis op til 0,001 - 0,5 mm, og tykkelsen for laget er fortrinsvis op til 0,01 mm - 0,2 mm. I visse tilfælde kan det være hen-30 sigtsmæssigt at opbygge partikellaget af to eller flere dellag, hvoraf et nærmere støttematricen beliggende dellag har en større partikelstørrelse end et længere væk fra støttematricen beliggende dellag.

35 Ved belægningens fjernelse under regenereringen af den dynamiske membran opretholdes fortrinsvis en trykforskel på 0,03-0,4 MPa over den dynamiske membran.

DK 172874 B1 4 Såfremt der ved belægningens fjernelse også fjernes partikelmateriale i en sådan udstrækning at membranens funktion forandres væsentligt, anbringes nyt partikelmateriale på støttematricen.

5

Ifølge en udførelsesform for opfindelsen udgøres de af rotoren forskydelige indretninger for fjernelse af de belægninger, der er ansamlet på den dynamiske membran af skrabere, som er anbragt på rotoren. Disse kan være bevæ-10 geligt fastgjort til rotoren og arrangeret, således at de bringes i mekanisk kontakt med laget af partikelmateriale i én rotationsretning for rotoren, medens de i modsat rotationsretning forhindres i kontakt med nævnte lag.

15 Ifølge en yderligere udførelses form for fremgangsmåden ifølge opfindelsen er rotoren arrangeret med en rotationsaksel, der er vinkelret på den dynamiske membrans virksomme flade, og de af rotoren forskydelige indretninger bringes i kontakt med laget af partikelmateriale ved 20 at rotoren forskydes i forhold til nævnte flade i rotationsakslens længderetning.

De af rotoren forskydelige indretninger kan i ovennævnte udførelsesformer udgøres af børster, filtpuder, blade el-25 ler klapper af et materiale, som ikke forvolder nogen skade på støttematricen, hensigtsmæssigt af et blødere materiale end det i støttematricen.

Fjernelsen af materialet fra støttematricen kan ske som 30 et separat trin mellem separationsforløb eller i et separationsforløb, hvorhos rotoren i sidstnævnte tilfælde roteres intermitterende eller kontinuerligt under igangværende separering af væsken med de uopløste bestanddele.

35 Opfindelsen skal herefter forklares nærmere gennem en beskrivelse af en udførelsesform under henvisning til den medfølgende tegning, hvor DK 172874 B1 5 fig. 1 viser en separationsindretning ifølge den foreliggende opfindelse set i et snit gennem rotorens aksel vinkelret på dens dynamiske membran, 5 fig. 2 et billede af en dynamisk membran og rotoren set i rotorakslens retning fra separationsindretningens indre, fig. 3 og 4 billeder af forskellige udførelsesformer for 10 rotoren i samme snit som i fig. 1, og fig. 5 et derpå vinkelret snit gennem en udførelsesform for rotoren.

15 Separationsindretningen ifølge fig. 1 og 2 omfatter et kammer 10 med cylindrisk form og to runde dynamiske mem braner 11 og 12 anbragt ved kammerets endeflader. Membranerne er ved sine kanter tætnet fastgjort i kammerets vægge med ikke viste tætninger. Hver dynamisk membran be- 20 står af en porøs støttematrice 11a henholdsvis 12a af polyamidfilm med en central rund udsparing lla-^ henholdsvis 128^ og af et lag 11b henholdsvis 12b af et fint fordelt partikelmateriale i form af kiseldioxid med en partikelstørrelse på 0,01 mm. Størrelsen for porerne i støttema- 25 tricen er ca. 1 mm og størrelsen for porerne i laget 11b og 12b er på ca. 0,05 mm. Tykkelsen for hver polyamidfilm 11a henholdsvis 12a går op til 0,2 mm og for hvert lag 11b henholdsvis 12b til 20 mm. Kammeret er ved et punkt på kappefladen forsynet med et indløb 13 for væskeformigt 30 medium, der skal behandles i separationsindretningen, og kammeret er ved et diametralt modstillet punkt på kappefladen forsynet med et udløb 14 for den del, rejekt, af det tilførte medium, som passerer forbi de dynamiske filtre. Indløbet 13 og udløbet 14 er arrangeret i kammerets 35 sidevægge 15 og 16. Den del af væsken i det tilførte medium, permeat, som passerer de dynamiske membraner, passerer ud i kanaler 17 i kammerets endevægge 18 og 19. Kanalerne 17 er arrangeret i forbindelse med et udløb 20 DK 172874 B1 6 for permeatet. Laget 11b og 12b genereres i kammeret ved at en vandsuspension af kiseldioxid med et indhold af ki-seldioxid på 200 ppm ledes i kammeret under successivt øget tryk, til trykforskellen over de dynamiske membraner 5 er steget til 0,1 MPa.

I kammeret 10 er der anbragt en rotor 21 i dette eksemplificerede tilfælde omfattende en rotationsaksel 21a, hvis midtlinie er sammenfaldende med det cylindriske kam-10 mers symmetriakse samt to vinger eller blade 21b. Rotorakslen er med, ikke viste, tætnende lejer lejret i kammerets vægge.

Når separationsindretningen er i funktion, føres det vae-15 skeformige medium med uopløste bestanddele, som skal underkastes en rensning via indløbet 13, kontinuerligt ind i separationsindretningens kammer 10. Væsken kan for eksempel bestå af vand indeholdende oliedråber og faste partikler, som for eksempel olieholdigt vand fra olieraf-20 finaderier eller olieplatforme eller affaldsvand fra værksteder med skærende bearbejdning. Størsteparten af vandet passerer de dynamiske membraner 11 og 12 som en permeatstrøm og kan normalt via udløbet 20 føres til en recipient. Tilbageværende væske, rejektstrømmen, føres ud 25 via udløbet 14 og føres tilbage til det forurenede udgangsmateriale og underkastes en efterbehandling, som i de fleste tilfælde er enkel. Under det beskrevne forløb opretholdes en trykforskel på fortrinsvis 0,03 - 0,3 MPa mellem medierne på hver sin side af en dynamisk membran.

30 De uopløste bestanddele, som successivt akkumuleres på de dynamiske membraner, fjernes med rotoren 21, når belægningerne af de uopløste bestanddele udgør en for stor modstand mod permeatstrømmen til at separeringen kan udføres med et kommercielt tilfredsstillende resultat.

35

Regenereringen af de dynamiske membraner sker, således som det fremgår af ovenstående, ved, at de forskydelige indretninger på rotoren bringes i kontakt med laget af DK 172874 B1 7 partikelmateriale og forskydes langs støttematricen. I det i fig. 3 viste tilfælde er rotoren på sine vinger 21b forsynet med børster 22 eller filtpuder af et tekstilmateriale, som for eksempel polyethylen- eller polypropen-5 fibre eller andre polymerfibre eller bomuldsfibre, med hvilke belægningerne fjernes ved langsom rotation af rotoren fortrinsvis med samtidig tilførsel af vand eller af det behandlede væskeformige medie til indløbet 13 og afledning af den forurenede væske fra udløbet 14.

10 I stedet for børster kan der i overensstemmelse med fig.

4 og 5 anvendes afskrabere 23 i form af blade eller klapper af et overfor membranen skånsomt materiale, som for eksempel polypropen eller en anden polymer. Disse er via 15 led 24 fastgjort til rotorens fingre 21b på en sådan måde, at de slås ud ved rotorens rotation i én retning, men slås ind ved rotation i en anden retning. Det er også muligt at holde afskraberne indslået ved igangværende rengøring og holde dem udslået ved regenere-ring.

20

En yderligere måde at tilvejebringe kontakt mellem de dynamiske membraner og de aktive dele på rotoren er at udnytte rotorens vinger 21b som afskrabere. I denne situation udformes de af et overfor de dynamiske membraner 25 skånsomt materiale og er anbragt bevægelige i forhold til membranerne i en retning vinkelret på membranerne. Nævnte bevægelighed kan tilvejebringes enten ved at rotorakslen 21a sammen med rotoren gøres forskydelig i et stationært arrangeret kammer 10 eller ved at kammeret er tilveje-30 bragt forskydeligt langs længderetningen for rotorakslen for en stationært arrangeret rotor.

I samtlige af de ovenfor beskrevne udførelsesformer anbringes der, såfremt det er nødvendigt, nye partikler af 35 kiseldioxid på samme måde som beskrevet tidligere efter fjernelsen af belægningerne, hvilket normalt medfører, at en del af lagene 11b og 12b også fjernes.

DK 172874 B1 8 I de beskrevne eksempler forudsættes det at regenereringen af de dynamiske filtre udføres som separate processer mellem udførte separationsforløb. Det er imidlertid muligt med den som eksempel forklarede udrustning og med 5 det som eksempel forklarede materiale tillige at udføre regenereringen intermitterende eller kontinuerligt under igangværende separationsforløb, det vil sige uden sådanne forløb afbrydes, idet rotoren under nævnte separationsforløb roteres intermitterende eller kontinuerligt, såle-10 des at de som eksempler anførte og af rotoren forskydelige indretninger ved hjælp af rotoren bringes i kontakt med lagene 11b, 12b af partikelmaterialet og forskydes langs disse.

15 I figurerne vises en separationsindretning alene med et kammer. Almindeligvis er det hensigtsmæssigt at anvende en samling af flere sådanne indretninger, der er anbragt ved siden af hinanden med indløbene 13 forbundet med en fælles samleledning, med udløbene 14 forbundet til en 20 fælles samleledning og med udløbene 20 ligeledes forbundne med en fælles samleledning.

Udover rengøring af olieholdigt vand kan opfindelsen med fordel anvendes blandt andet ved separering af forskellige typer slam, som for eksempel kul-vand-slam, jord-vand-25 slam og spildevand fra cellulosefremstilling.

Claims (8)

1. Fremgangsmåde til regenerering af en dynamisk membran i en separationsindretning for et væskeformigt medium in- 5 deholdende uopløste bestanddele, hvilken separationsindretning omfatter et kammer (10) med i det mindste én deri arrangeret dynamisk membran (11,12) omfattende et på en støttematrice med gennemgående huller, som for eksempel en porøs støttematrice (11a,12a), i kammeret genereret 10 lag (11b, 12b) af et fint fordelt partikelmateriale, ved hvilken et vædskeformigt medium tilføres separationsindretningen og føres forbi den dynamiske membran under opdeling i to strømme, en permeatstrøm, der trænger gennem den dynamiske membran, og en rejektstrøm, som passerer 15 forbi den dynamiske membran, kendetegnet ved, at den belægning af de i det væskeformige medium uopløste bestanddele, som ved separationsindretningens anvendelse dannes på den dynamiske membran, fjernes fra støttematricen ved hjælp af en eller flere forskydelige indretninger 20 (21b,22,23), som er anbragt på en i kammeret rotor (21), at de forskydelige indretninger bringes i mekanisk kontakt med laget af partikelmateriale ved rotation af rotoren (2) ved én bestemt rotationsretning, og at de flytbare indretninger passerer langs støttematricen på en så-25 dan måde, at kun en del af partikelmaterialet samtidig fjernes fra grundstøttematricen.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet 30 ved, at der efter fjernelse af partikelmateriale anbringes nyt partikelmateriale på støttematricen.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at fjernelse af materiale fra støttematricen 35 (11a, 12a) sker, medens separationsindretning anvendes til separation af uopløste bestanddele fra et vædskeformigt medie, at rotoren (21) roteres kontinuerligt eller intermitterende. 10 DK 172874 B1

4. Separationsindretning med en dynamisk membran til et væskeformigt medium indeholdende uopløste bestanddele, hvilken separationsindretning omfatter et kammer (10) med 5. det mindste én deri arrangeret dynamisk membran (11,12) omfattende et på en støttematrice med gennemgående huller, som for eksempel en porøs støttematrice (11a,12a), i kammeret genereret lag (11b,12b) af et fint fordelt materiale og med organer til opdeling af det vædskeformige 10 materiale i to strømme, en permeatstrøm, som skal trænge igennem den dynamiske membran og en rejektstrøm, som skal passere forbi den dynamiske membran, kendetegnet ved, at der er en eller flere forskydelige indretninger (21b, 22, 23), som er anbragt på i en kamme-15 ret anbragt rotor (21), ved hvilken de forskydelige indretninger (21b, 22, 23) er anbragt for at blive bragt i mekanisk kontakt med laget af partikelmateriale ved rotation af rotoren i en bestemt retning, at de forskydelige indretninger (21b, 22, 23) er anbragt for at passere 20 langs støttematricen på en sådan måde, at kun en del af partikelmaterialet fjernes fra understøttematricen.

5. Separationsindretning ifølge krav 4, kendetegnet ved, at de forskydelige anordninger (21b, 22, 23) 25 udgøres af på rotoren anbragte afskrabere.

6. Separationsindretning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at afskraberene (23) er fastgjort bevægeligt til rotoren (21), således at de kan bringes i me- 30 kanisk kontakt med laget af partikelmaterialer ved i det mindste den nævnte ene rotationsretning af rotoren.

7. Separationindretning ifølge et hvilket som helst af kravene 4-6, kendetegnet ved, at de forskyde- 35 lige indretninger (21b, 22, 23) udgøres af på rotoren arrangerede børster eller filtpuder af et materiale, som er blødere end materialet i støttematricen. DK 172874 B1 11

8. Separationsindretning ifølge et hvilket som helst af kravene 4-6, kendetegnet ved, at de forskydelige indretninger (21b, 22, 23) udgøres af blade eller klapper. 5