EP1458464A2 - Filtrationsvorrichchtung und verfahren - Google Patents

Filtrationsvorrichchtung und verfahren

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Publication number
EP1458464A2
EP1458464A2 EP02795037A EP02795037A EP1458464A2 EP 1458464 A2 EP1458464 A2 EP 1458464A2 EP 02795037 A EP02795037 A EP 02795037A EP 02795037 A EP02795037 A EP 02795037A EP 1458464 A2 EP1458464 A2 EP 1458464A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connection
distributor plate
plate
filtration device
retentate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02795037A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Glabiszewki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Quattroflow Fluid Systems GmbH
Original Assignee
Quattroflow Fluid Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Quattroflow Fluid Systems GmbH filed Critical Quattroflow Fluid Systems GmbH
Publication of EP1458464A2 publication Critical patent/EP1458464A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • B01D63/084—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes at least one flow duct intersecting the membranes

Definitions

  • the invention relates to a filtration device, in particular for large-format membrane cassettes, which can be arranged on one side of a distributor plate, which has a feed connection for a medium to be filtered, a retentate connection for a retentate to be removed and at least one filtrate connection for a filtrate to be removed, with a holder and one Clamping plate.
  • the invention further relates to a filtration method for the filtration of a feed liquid, in particular with large-format membrane cassettes, which are arranged between a clamping plate and a vertical plate with a line channel for the feed liquid and a line channel for a retentate.
  • Filtration devices in particular for large-format membrane cassettes (for example 50 x 30 cm), are used in ultrafiltration and in the microfiltration of liquids.
  • Large-format membrane cassettes are usually adjacent to a distributor plate and clamped or compressed between two clamping plates with the aid of a holder.
  • the distributor plate and the clamping plates are made of metal or steel.
  • the distributor plate has connections for the medium to be filtered and connections for the filtrate or permeate and, for ultrafiltration, connections for the retentate or concentrate.
  • the distributor plate has in its Inner channels that are connected to the connections.
  • a filtration device is known, for example, as Maxisette 25 from Pall Filtron.
  • the disadvantage here is that the distributor plate, in particular because of the intersecting channels, must have a relatively large thickness in its interior, which leads to a relatively large volume with a corresponding weight.
  • the object of the present invention is therefore to improve the known filtration devices in such a way that their distributor plates have a smaller volume and thus a lower weight, can be manufactured more cost-effectively and are also easier to handle.
  • the distributor plate is designed as a flat plate, on the underside of which, facing away from the membrane cassettes, the filtrate connection is connected to the distributor plate via a connection body, that the connection body has a conduit, and that the connecting body is connected to line bores of the distributor plate which are arranged transversely to the distributor plate and correspond to line openings of the membrane cassettes.
  • the filtration device has only one clamping plate in addition to the distributor plate saves the weight of a second clamping plate.
  • the distributor plate has a filtrate connection on its underside has, which is connected to the distributor plate via a connection body, the connection body having a conduit, the distributor plate only has to have transversely arranged line bores for connection to corresponding line openings of the membrane cassettes.
  • the line channel for the filtrate can be mounted under the distributor plate in such a way that crossing channels can be avoided. This reduces the thickness of the distributor plate by at least the diameter or the height of the filtrate channel.
  • the feed connection and the retentate connection are connected to the distribution plate via connection bodies on the underside of the distribution divider plate.
  • the connection bodies likewise have a line channel, which is in each case connected to line bores of the distributor plate which are arranged transversely to the distributor plate and which correspond to line openings in the membrane cassettes.
  • the distributor plate can expediently have two connection bodies on their underside, each with a filtrate connection.
  • the connection bodies can each be arranged adjacent to the end face of the distributor plate.
  • connection bodies serve at the same time as a kind of stiffening or reinforcement of the distributor plate.
  • the distributor plate has a line channel on its opposite longitudinal sides, one being designed as a feed distributor and one as a retentate collector.
  • the line channels are connected to the corresponding line openings of the membrane cassettes via line bores arranged transversely to the distributor plate.
  • the line channels each have a connection.
  • the conduit for the feed liquid and the conduit for the retentate can each have a smaller diameter or can be dimensioned with a smaller cross-sectional area, so that the distributor plate can be made thinner and thus lighter.
  • a better pressure distribution can also be achieved through the connections arranged at opposite ends. At the same time, a higher filtrate output is possible.
  • the holder has a plurality of connecting rods, via which the distributor plate can be connected to the clamping plate in such a way that the membrane cassettes can be clamped between the distributor plate and the clamping plate.
  • the clamping plate has at least one reinforcement transversely to its longitudinal direction, which can be pressed against the clamping plate with two opposite connecting rods.
  • the clamping plate can also be made relatively thin-walled and therefore low in volume and weight.
  • the reinforcements are arranged transversely to the longitudinal direction of the clamping plate. However, it is also possible to arrange the reinforcements in the longitudinal direction or diagonally, for example as a kind of diagonal cross. Separating the reinforcement from the clamping plate has the advantage of simple, inexpensive production. However, it is also possible to firmly connect or form the reinforcement to the clamping plate.
  • connection body connected to the feed connection is designed as a feed distributor or feed distributor.
  • the one with the connector body connected to the retentate connector is designed as a retentate collector.
  • the connection bodies connected to the filtrate connections are designed as filtrate collectors.
  • connection bodies as distributors or collectors
  • the entire distribution system and connections can be attached to the distributor plate simply and inexpensively.
  • the filtrate collectors are adjacent to the mutually opposite end faces of the distributor plate.
  • the retentate collector and the feed distributor are adjacent to the opposite long sides of the distributor plate.
  • the connection bodies also act as a kind of stiffening or reinforcement frame.
  • Another object of the invention is therefore to provide a method in which easier handling is achieved.
  • the conduit channels can be realized with a smaller cross-section, so that the plates can be designed with a lower weight, so that their handling is simplified.
  • a directional overflow of the membrane cassettes takes place with the aid of valves connected upstream of the connections. All the valves are preferably opened in the filtering process and only one feed valve and one retentate valve are opened for cleaning or in the cleaning process, at least at intervals. If diagonally opposite valves are opened, a corresponding diagonal overflow can be achieved. This leads to better cleaning results, since dead spaces can be practically avoided by changing flow directions during the cleaning process. In addition, an increased filtrate output can be achieved through the directed overflow.
  • FIG. 1 a top view of a filtration device without reinforcement
  • Figure 2 is a side view of the filtration device of Figure 1 along the line II - II cut with
  • FIG. 3 shows a side view of the filtration device of FIG. 1 along the line III-III cut with reinforcement
  • FIG. 4 a top view of a further filtration device (without reinforcement), 5 shows a side view of the filtration device of FIG. 4 along the line V-V with a reinforced clamping plate and
  • Figure 2 is a side view of the filtration device of Figure 4 cut along the line VI - VI.
  • a filtration device essentially consists of a distributor plate 1, 1 ', membrane cassettes 2, a clamping plate 3, 3' and a holder 4.
  • the bracket 4 consists of twelve connecting rods 5, via which the distributor plate 1 is connected to the clamping plate 3.
  • the distributor plate 1 is connected to the clamping plate 3.
  • four membrane cassettes 2 are arranged between the distributor plate 1 and the clamping plate 3, the clamping plate 3 being pressed against the membrane cassettes 2 and the distributor plate 1 via the connecting rods 5.
  • the distributor plate 1 has, transversely to its longitudinal axis 6, a first end face 7 and an opposite second end face 8, each adjacent to a row of seven line bores 9, which correspond to corresponding line openings in the membrane cassettes 2.
  • the filtrate 36 or permeate filtered by the membrane cassettes 2 is discharged via the line bores 9.
  • Adjacent to a longitudinal surface 10, the distributor plate 1 has a row of fifteen line bores 11 for supplying the medium 12 to be filtered.
  • the line bores 11 correspond to corresponding line openings of the membrane cassettes 2.
  • the distributor plate 1 On the second longitudinal surface 13 adjacent to the first longitudinal surface 10, the distributor plate 1 has a row of fifteen line bores 14 which correspond to corresponding line openings of the membrane cassettes 2.
  • the concentrate or retentate 15 is discharged via the line bores 14.
  • connection bodies 17 are designed as a filtrate collector 19, which has a connection 20 at its lowest point, which is designed as a filtrate connection.
  • the feed distributor has a connection 23 which is designed as a feed connection. While the line bores 11 assigned to the first longitudinal surface 10 open into the line channel 24 of the feed distributor 22, the line bores 14 adjacent to the second longitudinal surface 13 end in the line channel 25 of a connection body 26, which is designed as a pension collector 27.
  • the retentate collector 27 accordingly has a connection 28 which is designed as a retentate connection.
  • the connecting bodies 17, 21, 26 are screwed to the underside 16 of the distributor plate 1 with the aid of screws 29.
  • the connecting rods 5 to be assigned to the longitudinal surfaces 10, 13 are designed as fixed connecting rods 30 and are screwed firmly to the distributor plate 1 with their lower ends 31 facing the distributor plate 1.
  • the holder 4 consists of eight connecting rods 5, via which the distributor plate 1 'is connected to the clamping plate 3'.
  • the line bores 9 adjacent to the end faces 7', 8 ' are each covered by the connection bodies 17', as in the first example (FIGS. 1 to 3), so that they open into the line channel 18 ', which is also designed here as a filtrate collector 19 '.
  • the filtrate connection 20 ' is arranged at the lowest point of the connection body 17' in the region of its end assigned to the longitudinal surface 10 ', 13'.
  • the distributor plate 1 ' has on its opposite longitudinal sides 38, 39 in each case a line channel 24', which is designed as a feed distributor 22 ', and a line channel 25', which is designed as a retentate collector 27 '.
  • the distributor plate 1 ' also has transversely arranged line bores 11', 14 'which connect the respective line channel 24' 25 'to corresponding line openings in the membrane cassettes 2.
  • the line channels 24 ', 25' each have a connection 23 ', 23''on the opposite end faces 7', 8 'of the distributor plate 1' as a feed connection and a connection 28 ', 28''as a retentate connection.
  • the membrane cassettes 2 to be arranged are stacked on the upper side 32 of the distributor plate 1 facing away from the underside 16 and arranged so that their line openings (not shown) correspond to the line bores 9, 11, 14. Then the clamping plate 3 is placed over the fixed connecting rods 30.
  • a reinforcement 37 is placed over each of two fixed connecting rods 30 lying opposite one another and over nuts 33 which rest on the upper ends 34 of the fixed connecting rods 30 be screwed on, pressed or tensioned in the direction of the distributor plate 1. This is followed by further tensioning via loose connecting rods 35 which are inserted through corresponding openings in the distributor plate 1 and clamping plate 3 and are screwed tight with nuts 33.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Filtrationsvorrichtung insbesondere für großformatige Membrankassetten, die auf einer Seite einer Verteilerplatte anordenbar sind, die einen Speiseanschluss für ein zu filtrierendes Medium, einen Retentatanschluss für ein abzuführendes Retentat and mindestens einen Filtratanschluss für ein abzuführendes Filtrat aufweist, mit einer Halterung and einer Einspannplatte, wobei die Verteilerplatte als eine ebene Platte ausgebildet ist, an deren den Membrankassetten abgewandter Unterseite der Filtrationsanschluss uber einen Anschlusskörper mit der Verteilerplatte verbunden ist, wobei der Anschlusskörper einen Leitungskanal aufweist, and wobei der Anschlusskörper mit quer zur Verteilerplatte angeordneten Leitungsbohrungen der Verteilerplatte verbunden ist, die mit Leitungsöffnungen der Membrankassetten korrespondieren. Filtrationsverfahren insbesondere mit großformatigen Membrankassetten, die zwischen einer Einspannplatte and einer Vertikalplatte mit einem Leitungskanal für die Speiseflussigkeit and einem Leitungskanal fur ein Retentat angeordnet sind, wobei dem Leitungskanal die Speiseflüssigkeit von seinen einander gegenüberliegenden Enden her über zwei Anschlüsse zugefuhrt wird, and wobei das Retentat uber zwei einander gegenü­berliegende Anschlüsse des Leitungskanals abgeführt wird.

Description

Filtrationsvorrichtung und Verfahren
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Filtrationsvorrichtung, insbesondere für großformatige Membrankassetten, die auf einer Seite einer Verteilerplatte anordenbar sind, die einen Speiseanschluss für ein zu filtrierendes Medium, einen Retentatanschluss für ein abzuführendes Retentat und mindestens einen Filtratanschluss für ein abzuführendes Filtrat aufweist, mit einer Halterung und einer Einspannplatte . Die Erfindung betrifft weiterhin ein Filtrationsverfahren zur Filtration einer Speiseflüssigkeit, insbesondere mit großformatigen Membrankassetten, die zwischen einer Einspannplatte und einer Vertikalplatte mit einem Leitungskanal für die Speiseflüssigkeit und einem Leitungskanal für ein Retentat angeordnet sind.
Filtrationsvorrichtungen, insbesondere für großformatige Membrankassetten (z.B. 50 x 30 cm) werden in der Ultrafiltration und in der Mikrofiltration von Flüssigkeiten eingesetzt. Großformatige Membrankassetten werden dabei in der Regel ei- ner Verteilerplatte benachbart und mit Hilfe einer Halterung zwischen zwei Einspannplatten eingespannt bzw. zusammenge- presst. Die Verteilerplatte und die Einspannplatten sind dabei aus Metall bzw. Stahl ausgebildet. Die Verteilerplatte weist dabei Anschlüsse für das zu filtrierende Medium und An- Schlüsse für das Filtrat bzw. Permeat sowie bei der Ultrafiltration Anschlüsse für das Retentat bzw. Konzentrat auf. Zur Verbindung mit den hintereinander schaltbaren bzw. stapelbaren Membrankassetten weist die Verteilerplatte in ihrem Inneren Kanäle auf, die mit den Anschlüssen verbunden sind. Eine solche Filtrationsvorrichtung ist z.B. als Maxisette 25 der Fa. Pall Filtron bekannt.
Nachteilig dabei ist, dass die Verteilerplatte, insbesondere wegen der sich kreuzenden Kanäle, in ihrem Inneren eine relativ große Stärke bzw. Dicke aufweisen muss, was zu einem relativ großen Volumen mit entsprechendem Gewicht führt.
Weiterhin ist aus der US 4,715,955 eine Filtrationsvorrichtung bekannt, bei der die Verteilerplatte gleichzeitig als eine Einspannplatte ausgebildet ist. Derartige Vorrichtungen werden in der Regel für kleinere Membrankassetten verwendet. Aber auch diese Verteilerplatte hat den Nachteil, dass sie relativ großvolumig und schwer ist. Gleichzeitig ist der Herstellungsaufwand derartiger Verteilerplatten hoch, so dass diese relativ teuer sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekann- ten Filtrationsvorrichtungen so zu verbessern, dass ihre Verteilerplatten ein kleineres Volumen und damit ein geringeres Gewicht aufweisen, kostengünstiger hergestellt werden können und zudem leichter zu handhaben sind.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass die Verteilerplatte als eine ebene Platte ausgebildet ist, an deren den Membrankassetten abgewandter Unterseite der Filtratanschluss über einen Anschlusskörper mit der Verteilerplatte verbunden ist, dass der Anschlusskörper einen Leitungskanal aufweist, und dass der Anschlusskörper mit quer zur Verteilerplatte angeordneten Leitungsbohrungen der Verteilerplatte verbunden ist, die mit Leitungsöffnungen der Membrankassetten korrespondieren.
Dadurch, dass die Filtrationsvorrichtung neben der Verteilerplatte nur eine Einspannplatte aufweist, wird das Gewicht einer zweiten Einspannplatte eingespart. Dadurch, dass die Verteilerplatte an ihrer Unterseite einen Filtratanschlüsse auf- weist, der über einen Anschlusskörper mit der Verteilerplatte verbunden ist, wobei der Anschlusskörper einen Leitungskanal aufweist, muss die Verteilerplatte lediglich quer angeordnete Leitungsbohrungen zur Verbindung mit korrespondierenden Lei- tungsöffnungen der Membrankassetten aufweisen. Der Leitungskanal für das Filtrat kann dabei so unter die Verteilerplatte montiert werden, dass sich kreuzende Kanäle vermieden werden können. Dadurch verringert sich die Dicke der Verteilerplatte mindestens um den Durchmesser bzw. die Höhe des Filtratka- nals.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an der Unterseite der Verteilerteilerplatte der Speiseanschluss und der Retentatanschluss über Anschlusskörper mit der Ver- teilerplatte verbunden. Die Anschlusskörper weisen dabei e- benfalls einen Leitungskanal auf, der jeweils mit quer zur Verteilerplatte angeordneten Leitungsbohrungen der Verteilerplatte verbunden ist, die mit Leitungsöffnungen der Membrankassetten korrespondieren. Zweckmäßigerweise kann die Ver- teilerplatte an ihrer Unterseite zwei Anschlusskörper mit jeweils einen Filtratanschluss aufweisen. Die Anschlusskörper können dabei jeweils Stirnfläche der Verteilerplatte benachbart angeordnet werden.
Dadurch, dass auch die Leitungskanäle für den Speiseanschluss und den Retentatanschluss in den zugeordneten Anschlusskörpern angeordnet sind, kann das Volumen der Verteilerplatte weiter reduziert werden. Die Anschlusskörper dienen dabei gleichzeitig als eine Art Versteifung bzw. Verstärkung der Verteilerplatte.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Verteilerplatte an ihren einander gegenüberliegenden Längsseiten einen Leitungskanal auf, wobei einer als Feed-Verteiler und einer als Retentat-Sammler ausgebildet ist. Die Leitungskanäle sind dabei über quer zur Verteilerplatte angeordnete Leitungsbohrungen mit den korrespondierenden Leitungsöffnungen der Membrankassetten verbunden. An den einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Verteilerplatte weisen die Leitungskanäle jeweils einen Anschluss auf.
Dadurch, dass sowohl der Leitungskanal für die Einspeisung der Speiseflüssigkeit bzw. des zu filtrierenden Mediums als auch der Leitungskanal für die Ableitung des Retentats, jeweils zwei Anschlüsse aufweisen, kann der Leitungskanal für die Speiseflüssigkeit und der Leitungskanal für das Retentat jeweils mit einem geringeren Durchmesser bzw. einer geringe- ren Querschnittsfläche dimensioniert werden, so dass die Verteilerplatte dünner und damit leichter gestaltet werden kann. Durch die an einander gegenüberliegenden Enden angeordneten Anschlüsse lässt sich zudem eine bessere Druckverteilung erzielen. Gleichzeitig ist eine höhere Filtratleistung möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Halterung eine Mehrzahl von Verbindungsstangen auf, über die die Verteilerplatte mit der Einspannplatte so verbindbar ist, dass die Membrankassetten zwischen Verteilerplatte und Einspannplatte einspannbar sind. Die Einspannplatte weist dabei quer zu ihrer Längsrichtung mindestens eine Verstärkung auf, die mit zwei einander gegenüberliegenden Verbindungsstangen gegen die Einspannplatte pressbar ist.
Durch die Verstärkung kann auch die Einspannplatte relativ dünnwandig und damit volumen- und gewichtsarm ausgebildet werden. Die Verstärkungen sind quer zur Längsrichtung der einspannplatte angeordnet. Es ist aber auch möglich die Verstärkungen in Längsrichtung oder diagonal, beispielsweise als eine Art Diagonalkreuz anzuordnen. Die Verstärkung von der Einspannplatte zu trennen, hat den Vorteil einer einfachen kostengünstigen Fertigung. Es ist aber auch möglich, die Verstärkung fest mit der Einspannplatte zu verbinden oder anzuformen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der mit dem Speiseanschluss verbundene Anschlusskörper als Feed-Verteiler bzw. Speiseverteiler ausgebildet. Der mit dem Retentatanschluss verbundene Anschlusskörper ist als ein Retentat-Sammler ausgebildet. Die mit den Filtratanschlüssen verbundenen Anschlusskörper sind dabei als Filtrat-Sammler ausgebildet .
Durch die Ausbildung der Anschlusskörper als Verteiler bzw. als Sammler lässt sich das gesamte Verteilungssystem nebst Anschlüssen einfach und kostengünstig an die Verteilerplatte ansetzen.
Nach einer weiteren bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sind die Filtrat-Sammler den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Verteilerplatte benachbart. Der Retentat- Sammler und der Feed-Verteiler sind den einander gegenüber- liegenden Längsseiten der Verteilerplatte benachbart. Die Anschlusskörper wirken dabei zugleich als eine Art Verstei- fungs- bzw. Verstärkungsrahmen.
Die bekannten Verfahren weisen die oben bekannten Nachteile auf und sind wegen den relativ schweren und klobigen Platten entsprechend schwer zu handhaben.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, bei dem eine einfachere Handhabung erreicht wird.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 13 dadurch gelöst, dass dem Leitungskanal die Speiseflüssigkeit von seinen einander gegenüberliegenden Enden her über zwei Anschlüsse zugeführt wird, und dass das Re- tentat über zwei einander gegenüberliegende Anschlüsse des Leitungskanals abgeführt wird.
Dadurch, dass die Speiseflüssigkeit von einander gegenüberliegenden Enden her über zwei Anschlüsse zugeführt wird und auch das Retentat über zwei entsprechende Anschlüsse abgeführt wird, können die Leitungskanäle mit geringerem Querschnitt realisiert werden, so dass die Platten mit geringerem Gewicht ausgebildet werden können, so dass deren Handhabung vereinfacht wird. Durch die Einspeisung über zwei Anschlüsse wird zudem eine bessere bzw. gleichmäßigere Druckverteilung über die Membrankassetten erzielt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt mit Hilfe von den Anschlüssen vorgeschalteten Ventilen eine gerichtete Überströmung der Membrankassetten. Dabei werden vorzugsweise im Filtrierprozess alle Ventile geöffnet und zur Reinigung bzw. im Reinigungsprozess zumindest in Intervallen nur jeweils ein Speiseventil und ein Retentatventil geöffnet. Wenn dabei diagonal gegenüberliegende Ventile geöffnet sind, kann eine entsprechende diagonale Überströmung erzielt werden. Dies führt zu besseren Reinigungsergebnissen, da durch wechselnde Strömungsrichtungen beim Reinigungsprozess Todräu- me praktisch vermieden werden können. Zudem kann durch die gerichtete Überströmung eine erhöhte Filtratleistung erreicht werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach- folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.
In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1: Eine Draufsicht auf eine Filtrationsvorrichtung ohne Verstärkung,
Figur 2: eine Seitenansicht der Filtrationsvorrichtung von Fig. 1 entlang der Linie II - II geschnitten mit
Verstärkung,
Figur 3: eine Seitenansicht der Filtrationsvorrichtung von Fig. 1 entlang der Linie III - III geschnitten mit Verstärkung,
Figur 4 : eine Draufsicht auf eine weitere Filtrationsvorrichtung (ohne Verstärkung) , Figur 5: eine Seitenansicht der Filtrationsvorrichtung von Fig. 4 entlang der Linie V - V geschnitten mit verstärkter Einspannplatte und
Figur 2: eine Seitenansicht der Filtrationsvorrichtung von Fig. 4 entlang der Linie VI - VI geschnitten.
Eine Filtrationsvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Verteilerplatte 1, 1' , Membrankassetten 2, einer Einspannplatte 3, 3' und einer Halterung 4.
Die Halterung 4 besteht aus zwölf Verbindungsstangen 5, über die die Verteilerplatte 1 mit der Einspannplatte 3 verbunden wird. Je nach zu filtrierendem Volumen werden, beispielsweise vier Membrankassetten 2 zwischen Verteilerplatte 1 und Einspannplatte 3 angeordnet, wobei über die Verbindungsstangen 5 die Einspannplatte 3 gegen die Membrankassetten 2 und die Verteilerplatte 1 gepresst wird.
Die Verteilerplatte 1 weist quer zu ihrer Längsachse 6 einer ersten Stirnfläche 7 und einer gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche 8 benachbart jeweils eine Reihe von sieben Leitungsbohrungen 9 auf, die mit entsprechenden Leitungsöffnungen der Membrankassetten 2 korrespondieren. Über die Leitungsbohrungen 9 wird das von den Membrankassetten 2 gefilterte Filtrat 36 bzw. Permeat abgeführt. Einer Längsfläche 10 benachbart, weist die Verteilerplatte 1 eine Reihe von fünfzehn Leitungsbohrungen 11 zur Zuführung des zu filtrierenden Mediums 12 auf. Die Leitungsbohrungen 11 korrespondieren mit entsprechenden Leitungsöffnungen der Membrankassetten 2. An der der ersten Längsfläche 10 gegenliegenden zweiten Längs- fläche 13 benachbart weist die Verteilerplatte 1 eine Reihe von fünfzehn Leitungsbohrungen 14 auf, die mit entsprechenden Leitungsöffnungen der Membrankassetten 2 korrespondieren. Ü- ber die Leitungsbohrungen 14 wird das Konzentrat bzw. Retentat 15 abgeführt.
An der den Membrankassetten 2 abgewandten Unterseite 16 der Verteilerplatte 1 werden die den Stirnflächen 7, 8 benachbarten Leitungsbohrungen 9 jeweils von einem Anschlusskörper 17 so abgedeckt, dass sie in den Leitungskanal 18 münden. Die Anschlusskörper 17 sind als Filtrat-Sammler 19 ausgebildet, der an seiner tiefsten Stelle einen Anschluss 20 aufweist, der als Filtratanschluss ausgebildet ist.
Den der ersten Längsfläche 10 benachbarten Leitungsbohrungen 11 ist an der Unterseite 16 ein Anschlusskörper 21 zugeordnet, der als Feed-Verteiler 22 ausgebildet ist und zur Zufüh- rung bzw. Verteilung des zu filtrierenden Mediums 12 dient. Der Feed-Verteiler weist einen Anschluss 23 auf, der als Speiseanschluss ausgebildet ist. Während die der ersten Längsfläche 10 zugeordneten Leitungsbohrungen 11 in den Leitungskanal 24 des Feed-Verteilers 22 münden, enden die der zweiten Längsfläche 13 benachbarten Leitungsbohrungen 14 in dem Leitungskanal 25 eines Anschlusskörpers 26, der als Re- tentat-Sammlers 27 ausgebildet ist. Der Retentat-Sammler 27 weist entsprechend einen Anschluss 28 auf, der als Retentatanschluss ausgebildet ist.
Die Anschlusskörper 17, 21, 26 werden mit Hilfe von Schrauben 29 an der Unterseite 16 der Verteilerplatte 1 verschraubt.
Die den Längsflächen 10, 13 zuzuordnenden Verbindungsstangen 5 sind als feste Verbindungsstangen 30 ausgebildet und werden mit ihren der Verteilerplatte 1 zugewandten unteren Enden 31 fest mit der Verteilerplatte 1 verschraubt.
Nach einem zweiten Beispiel (Fig. 4 bis 6) besteht die Halte- rung 4 aus acht Verbindungsstangen 5, über die die Verteilerplatte 1' mit der Einspannplatte 3' verbunden wird. An der Unterseite 16' der Verteilerplatte werden die den Stirnflächen 7', 8' benachbarten Leitungsbohrungen 9 jeweils wie im ersten Beispiel (Fig. 1 bis 3) von den Anschlusskörpern 17' so abgedeckt, dass sie in den Leitungskanal 18' mün- den, der auch hier als Filtrat-Sammler 19' ausgebildet ist. Der Filtratanschluss 20' ist an der tiefsten Stelle des Anschlusskörpers 17' im Bereich seines der Längsfläche 10', 13' zugeordneten Endes angeordnet. Die Verteilerplatte 1' weist an ihren gegenüberliegenden Längsseiten 38, 39 jeweils einen Leitungskanal 24', der als Feed-Verteiler 22' ausgebildet ist, und einen Leitungskanal 25' , der als Retentat-Sammler 27' ausgebildet ist, auf. Die Verteilerplatte 1' weist ebenfalls quer angeordnete Leitungsbohrungen 11', 14' auf, die den jeweiligen Leitungskanal 24' 25' mit korrespondierenden Leitungsöffnungen der Membrankassetten 2 verbinden. Die Leitungskanäle 24', 25' weisen an den einander gegenüberliegenden Stirnflächen 7', 8' der Verteilerplatte 1' jeweils einen Anschluss 23' , 23' ' als Speiseanschluss bzw. einen Anschluss 28' , 28' ' als Retentatanschluss auf. Dem ersten Speisean- schluss 23' ist ein erstes Speiseventil 40 und dem zweiten Speiseanschluss 23'' ein zweites Speiseventil 41 vorgeschaltet. Dem ersten Retentatanschluss 28' ist ein erstes Reten- tatventil 42 und dem zweiten Retentatanschluss 28'' ist ein zweites Retentatventil 42 vorgeschaltet. Während im Filtrati- ons- bzw. Filtrierprozess alle Ventile 40, 41, 42, 43 geöffnet werden, werden in Intervallen diagonal gegenüberliegende Ventile 40, 43; 41, 42 geöffnet.
Zur Bestückung der Filtrationsvorrichtung mit Membrankasset- ten 2 werden auf der der Unterseite 16 abgewandten Oberseite 32 der Verteilerplatte 1 die anzuordnenden Membrankassetten 2 gestapelt und so angeordnet, dass ihre nicht weiter dargestellten Leitungsöffnungen mit den Leitungsbohrungen 9, 11, 14 korrespondieren. Anschließend wird die Einspannplatte 3 über die festen Verbindungsstangen 30 aufgesetzt. Über jeweils zwei einander gegenüberliegende feste Verbindungsstangen 30 wird eine Verstärkung 37 gesteckt und über Muttern 33, die auf die oberen Enden 34 der festen Verbindungsstangen 30 aufgeschraubt werden, in Richtung der Verteilerplatte 1 ge- presst bzw. gespannt. Anschließend erfolgt ein weiteres Verspannen über lose Verbindungsstangen 35, die durch entsprechende Öffnungen der Verteilerplatte 1 und Einspannplatte 3 gesteckt und mit Muttern 33 festegeschraubt werden. Zum Auswechseln der Membrankassetten 2 erfolgt eine Demontage in umgekehrter Reihenfolge.
Mit der Vorrichtung nach Beispiel 2 wird entsprechend verfah- ren. Im Beispiel 2 wird jedoch auf spezielle Versteifungen verzichtet. Dafür ist die Einspannplatte 3' insgesamt etwas stärker ausgebildet.
Auf eine Darstellung von bekannten Hilfseinrichtungen, wie Armaturen, Pumpen etc. wurde verzichtet.

Claims

Pa entansprüche
1. Filtrationsvorrichtung insbesondere für großformatige Membrankassetten, die auf einer Seite einer Verteilerplatte anordenbar sind, die einen Speiseanschluss für ein zu filtrierendes Medium, einen Retentatanschluss für ein abzuführendes Retentat und mindestens einen Filtratanschluss für ein abzuführendes Filtrat aufweist, mit einer Halterung und einer Einspannplatte, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteiler- platte (1, l')als eine ebene Platte ausgebildet ist, an deren den Membrankassetten 2 abgewandter Unterseite (16) der Filtratanschluss (20, 20') über einen Anschlusskörper (17, 17') mit der Verteilerplatte (1, 1') verbunden ist, dass der Anschlusskörper (17, 17') einen Leitungskanal (18, 18') auf- weist, und dass der Anschlusskörper (17, 17') mit quer zur Verteilerplatte (1, 1') angeordneten Leitungsbohrungen (9) der Verteilerplatte (1, 1') verbunden ist, die mit Leitungsöffnungen der Membrankassetten (2) korrespondieren.
2. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite (16) der Verteilerplatte (1) der Speiseanschluss (23) und der Retentatanschluss (28) über Anschlusskörper (21, 26) mit der Verteilerplatte (1) verbunden sind, dass die Anschlusskörper (21, 26) einen Leitungska- nal (24, 25) aufweisen, und dass der Leitungskanal (24, 25) der Anschlusskörper (21, 26) jeweils mit quer zur Verteilerplatte 1 angeordneten Leitungsbohrungen (11, 14) der Verteilerplatte (1) verbunden ist, die mit Leitungsöffnungen der Membrankassetten (2) korrespondieren.
3. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerplatte (1') an ihren gegenüberliegenden Längsseiten (38, 39) jeweils einen Leitungskanal (24', 25') aufweist, wobei einer als Feed- (24', 25') aufweist, wobei einer als Feed-Verteiler (22') und einer als Retentat-Sammler (27') ausgebildet ist, dass die Verteilerplatte (1') quer angeordnete Leitungsbohrungen (11', 14') aufweist, die den jeweiligen Leitungskanal (24', 25') mit korrespondierenden Leitungsöffnungen der Membrankassetten
(2) verbinden, und dass die Leitungskanäle (24', 25') an den aneinander gegenüberliegenden Stirnflächen (7', 8') der Verteilerplatte (1') jeweils einen Anschluss (23', 23''; 28', 28' ' ) aufweisen.
4. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (4) eine Mehrzahl von Verbindungsstangen (5) aufweist, über die die Verteilerplatte (1) mit der Einspannplatte (3) so verbindbar ist, dass die Membrankassetten (2) zwischen Verteilerplatte (1) und Einspannplatte (3) einspannbar sind.
5. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannplatte (3) quer zu ihrer Längsrichtung mindestens eine Verstärkung (37) aufweist .
6. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannplatte (3) zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Verstärkungen (37) aufweist.
7. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (37) fest mit der Einspannplatte (3) verbunden ist.
8. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (37) mit zwei einander gegenüberliegenden Verbindungsstangen (5) gegen die Einspannplatte (3) pressbar ist.
9. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Filtratanschlüssen (20, 20') verbundenen Anschlusskörper (17, 17') als Filtrats- sammler (19, 19') ausgebildet sind.
10. Filtrationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtratanschluss (20, 20' ) an der tiefsten Stelle des Anschlusskörpers (17, 17') angeordnet ist.
11. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass die tiefste Stelle des Anschlusskörpers (17) im Bereich der Längsachse (6) angeordnet ist.
12. Filtrationsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die tiefste Stelle des Anschlusskörpers (17') im Bereich seines einer Längsfläche (10', 13') zugeordneten Endes angeordnet ist.
13. Filtrationsverfahren zur Filtration einer Speiseflüssigkeit, insbesondere mit großformatigen Membrankassetten, die zwischen einer Einspannplatte und einer Vertikalplatte mit einem Leitungskanal für die Speiseflüssigkeit und einem Leitungskanal für ein Retentat angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leitungskanal (24') die Speiseflüssigkeit von seinen einander gegenüberliegenden Enden her über zwei Anschlüsse (23' , 23' ' ) zugeführt wird, und dass das Retentat über zwei einander gegenüberliegende Anschlüsse (28', 28'') des Leitungskanals (28', 28'') abgeführt wird.
14. Filtrationsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass mit Hilfe von den Anschlüssen (23', 23'', 28',
28'') vorgeschalteten Ventilen (40, 41, 42, 43) eine gerichtete Überströmung der Membrankassetten (2) erfolgt.
15. Filtrationsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn- zeichnet, dass im Filtrierprozess alle Ventile (40, 41, 42,
43) geöffnet werden, und dass zur Reinigung zumindest in Intervallen nur jeweils ein Speiseventil (40, 41) und ein Re- tentatventil (42, 43) geöffnet wird.
16. Filtrationsverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung diagonal gegenüberliegende Ventile (40, 43; 41, 42) geöffnet werden.
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