EP2630087A1 - Apparat zur wasseraufbereitung mittels filtration oder membrantrennverfahren - Google Patents

Apparat zur wasseraufbereitung mittels filtration oder membrantrennverfahren

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EP2630087A1
EP2630087A1 EP11773241.2A EP11773241A EP2630087A1 EP 2630087 A1 EP2630087 A1 EP 2630087A1 EP 11773241 A EP11773241 A EP 11773241A EP 2630087 A1 EP2630087 A1 EP 2630087A1
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EP
European Patent Office
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cathode
membrane
anode
filtration
water treatment
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11773241.2A
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English (en)
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Inventor
Siegfried Egner
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Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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    • C02F2001/46138—Electrodes comprising a substrate and a coating
    • C02F2001/46147—Diamond coating

Definitions

  • the invention relates to an apparatus for water treatment by means of filtration or membrane separation process.
  • a chemical treatment of the raw, process or wastewater by electrolytic oxidation takes place.
  • disinfectant acting substances from the water itself and its natural ingredients produced.
  • water is broken down into the elements oxygen and hydrogen.
  • Side reactions also produce the disinfectant substances ozone (O 3 ) and OH radicals at the anode and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) at the cathode.
  • the chloride ions (Cl - ) which are natively contained in the drinking water, are converted into hypochlorous acid (HOCl) or hypochlorite ions (ClO - ), disinfecting components.
  • the invention has for its object to provide an improved method for the treatment of drinking and process water.
  • the invention is based on the idea to produce a membrane from an inert, conductive material, so that it serves both for mechanical separation processes, as well as an anode for the formation of hydroxyl radicals and reactive oxygen in the electrolytic oxidation.
  • an advantageous possibility is created to combine membrane separation processes and chemical purification processes in water treatment. What makes systems and appliances more compact, energy-efficient and cost-effective.
  • the membrane is made of ceramic, polymeric or metallic materials. Ceramic or polymeric materials are typically chemically inert and can be rendered conductive, for example, by admixing conductive components to the starting material in a simple manner.
  • the invention can be realized even more simply if the membrane is produced, for example, from metallic materials, for example films. These are already conductive per se.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that an anode is arranged on a permeate side.
  • the oxidizing agents which are preferably formed at the anode, such as hypochlorite ions, ozone or hydroxide radicals, formed directly in the medium to be oxidized and the two process steps of the mechanical separation on the one hand and the electrolytic oxidation on the other hand are in an advantageous manner summarized.
  • water treatment equipment can be made more compact, energy-efficient and cost-efficient.
  • the cathode is arranged on a retentate side.
  • the oxidizing agents are preferably formed in the feed stream and thus act on the membrane surface. Due to the oxidizing and thus also disinfecting effect microbiological activities are prevented on or in the membrane. A backwashing to remove a microbial cover layer, combined with high flow rates, which require a correspondingly high energy and equipment expense, is not required.
  • an irreversible installation with algae of ceramic membranes, for example in seawater desalination reduced. Irreversible means here that the algae growth on the membrane surface forms a cover layer which can not be removed by backwashing or addition of appropriate chemicals and thus forces the premature replacement of the membrane.
  • the membrane can be used longer by the inventive arrangement.
  • a further advantageous embodiment is that the cathode is arranged on the inflow or retentate side and a second cathode on the permeate side.
  • electric fields for producing substances that are to be disinfected can be formed at the same time on the retentate side and the permeate side without great constructional or financial expense.
  • the retentate, the permeate and the membrane become simultaneously disinfected. This saves the cost of a separate apparatus for disinfecting permeate or retentate.
  • a water treatment apparatus comprising a filter surface operated in dead-end filtration so that the filter surface is formed as an anode.
  • the filter surface combines two essential functions for water treatment. On the one hand, it serves as a filter medium in the filtration, to others it can be used as an anode in the electrolytic disinfection.
  • the mechanical purification of the effluents by filtration and a chemical treatment by electrolytic oxidation can advantageously be combined in terms of apparatus, whereby the plants for water treatment become more compact and less expensive.
  • a simple production engineering solution is when the filter surface is made of paper or fabric. Paper or fabric made of natural or synthetic fibers are usually inert and the incorporation of conductive fibers can be accomplished in a simple manner.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that a cathode is arranged on a filtrate side.
  • the oxidizing substances required for disinfection are formed by electrolysis directly in the medium to be disinfected and from the medium itself. This eliminates the need to add hazardous chemicals that may also create toxic by-products.
  • a complex system technology, as required for example, the ozonation of drinking water, is not needed.
  • a further advantageous embodiment of the apparatus according to the invention provides to arrange the cathode on an inflow side.
  • the oxidizing substances formed by electrolysis act in the filter surface or in the filter cake and can destroy pollutants or microorganisms there immediately, so that the risk of filter penetration is minimized.
  • the cathode is arranged on the inflow side and a second cathode on the filtrate side.
  • electric fields for generating substances that are to be disinfected can be formed at the same time on the inflow side and the filtrate side without great constructional or financial expense.
  • the inventive arrangement of the filter cake, the filtrate and the filter are simultaneously disinfected. This saves the cost of a separate apparatus for disinfecting filtrate or filter cake.
  • anode is inert, with a surface made of platinum or diamond.
  • anodes with a corresponding surface are characterized in that a particularly large amount of oxidizing substances is formed on them.
  • hydroxide radicals OH .
  • These hydroxide radicals are extremely reactive, making them a very good disinfectant.
  • a sacrificial anode is arranged in the direction of flow before or after the membrane or the filter surface and is structurally connected to it.
  • non-inert materials for the anode such as iron or aluminum
  • hydroxide can be deliberately removed by the electrolysis Flakes are formed. These chemicals are suitable for targeted water treatment.
  • iron hydroxide has an antifouling effect
  • aluminum hydroxide acts as a phosphate binding agent.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the invention in a first arrangement for membrane separation process
  • FIG. 2 shows a second arrangement for membrane separation processes
  • FIG. 3 shows a third arrangement for membrane separation processes
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the invention in a first arrangement for filtration methods
  • Figure 5 shows a second arrangement for filtration processes
  • FIG. 6 shows a third arrangement for filtration processes
  • FIG. 1 shows a first application example of the invention in a membrane separation process. Shown is a schematic representation of a housing 10 of an apparatus for water treatment. Arranged therein is a membrane 12 formed as an anode, which separates an inflow or retentate side 14 of the apparatus from an outflow side 16. Arranged on the outflow side 16 is a cathode 18.
  • the liquid supplied as feed 20 passes through the membrane 12.
  • the substances to be separated remain on the inflow side 14 and are concentrated there and removed as retentate 22.
  • an electrical direct or alternating voltage applied between cathode 18 and anode leads to the formation of substances which oxidise or disinfect on the basis of oxygen or chlorine.
  • water is decomposed by electrochemical reactions into the elements oxygen and hydrogen.
  • by-products arise at the anode 18 ozone (O 3 ) and OH radicals, at the cathode 12 hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).
  • These substances have a disinfecting effect.
  • Native chloride ions (Cl - ) in the water react under DC to hypochlorous acid (HOCl) or hypochlorite ions (ClO - ), which also have a disinfecting effect.
  • the substances formed in this way pass directly into the water to be treated on the inflow side 14 and purified water 24 leaves the apparatus on the outflow side 16.
  • the type and amount of oxidizing or disinfecting substances is i.a. depending on the anode material used and the water ingredients.
  • FIG. 2 shows a second arrangement according to the invention for membrane separation processes, wherein the cathode 18 is arranged on the inflow side 14.
  • the oxidizing or disinfecting substances are formed on the inflow side 14 and there cause the oxidation or disinfection of the retentate 22 and the surface of the cathode 12th
  • FIG. 3 shows a third arrangement according to the invention for membrane separation processes.
  • a cathode 18 is arranged on the inflow side or retentate side 14 and a second cathode 25 on the permeate side 16.
  • the membrane 12 designed as an anode is arranged.
  • an electric field is formed, under the influence of which the disinfectant substances are formed.
  • the substances are formed both on the permeate side 16 and on the retentate side 14.
  • the disinfection and oxidation of retentate 22, membrane surface and permeate 24 takes place at the same time.
  • FIG. 4 shows an application example of the invention in a filtration process.
  • a filter surface 26 is formed as an anode.
  • the filter surface 26 separates the inflow side 14 from the outflow side 16 in the housing 10.
  • the cathode 18 is arranged on the inflow side 14.
  • the liquid supplied as feed 20 passes through the filter surface 26.
  • the substances entrained in the feed 20 are deposited on the filter surface 26 and successively form a filter cake (not shown).
  • a filtrate 28 leaves the housing 10 on the discharge side 16.
  • cathode 18 and the filter surface formed as an anode 26 by applying a DC voltage disinfecting and oxidizing substances form the same mechanism as in the previously described membrane separation process.
  • FIG. 5 shows a second arrangement according to the invention for filtration processes.
  • the anode 18 is arranged on the outflow side 16.
  • the oxidizing and disinfecting substances are formed in the filtrate 28 and act there, so that disinfected, oxidized filtrate 28 is discharged.
  • FIG. 6 shows a third arrangement of the invention for filtration processes.
  • a cathode 18 is arranged on the inflow side 14 and a second cathode 25 on the filtrate side 16.
  • the anode surface formed as a filter surface 26 is arranged.
  • an electric field under the influence of the disinfecting substances are formed.
  • the substances are formed both on the filtrate side 16 and on the inflow side 14. Thus, the disinfection and oxidation of filter cake, filter surface 26 and filtrate takes place at the same time.

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Abstract

Apparat zur Wasseraufbereitung umfassend ein als Membrane (12) oder Filterfläche ausgebildetes Mittel zur mechanischen Abtrennung, vorgeschlagen wird, dass das Mittel zur mechanischen Abtrennung als eine Anode ausgebildet ist und eine Kathode (18) dazu beabstandet angeordnet ist.

Description

    Apparat zur Wasseraufbereitung mittels Filtration oder Membrantrennverfahren
  • Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Wasseraufbereitung mittels Filtration oder Membrantrennverfahren.
  • Zur Aufbereitung von Roh-, Prozess- oder Abwasser werden verschieden Verfahren in separaten Prozessstufen eingesetzt. Bekannt ist eine mechanische Reinigung durch Filtration oder ein Membrantrennverfahren. Bei Filtern, die im Dead-End-Betrieb eingesetzt werden, aber auch Membranen die im sogenannten Cross-Flow. betrieben werden, bildet sich im Laufe der Zeit eine Deckschicht. Diese Deckschicht beeinträchtigt die Funktionalität der Filter oder Membran und muss mit hohem energetischem und apparatetechnischem Aufwand entfernt werden. Teilweise sind die Deckschichtbildungen irreversibel, so dass eine Entfernung nicht möglich ist und die gesamte Membran ausgetauscht werden muss. Außerdem neigen die Membrane oder Filter zu einer Verkeimung durch Mikroorganismen wie Algen oder Bakterien, so dass Chemikalien, die unerwünschte Nebenprodukte bilden, zur Desinfektion eingesetzt werden müssen.
  • Als eine weitere Prozessstufe erfolgt eine chemische Behandlung der Roh-, Prozess- oder Abwässer durch elektrolytische Oxidation. Dabei werden durch elektrochemische Vorgänge desinfizierend wirkende Stoffe aus dem Wasser selbst und seinen natürlichen Inhaltsstoffen erzeugt. Durch Elektrolyse wird Wasser in die Elemente Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. In Nebenreaktionen bilden sich auch die desinfizierend wirkenden Substanzen Ozon (O3) und OH-Radikale an der Anode und Wasserstoffperoxid (H2O2) an der Kathode. Zusätzlich werden durch Umwandlung, der nativ im Trinkwasser enthaltenen Chlorid-Ionen (Cl-) in unterchlorige Säure (HOCl) bzw. Hypochlorit-Ionen (ClO-), desinfizierend wirkende Komponenten erzeugt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von Trink- und Prozesswasser bereit zu stellen.
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine Membran aus einem inerten, leitfähigen Material herzustellen, so dass sie sowohl für mechanische Trennverfahren, als auch als Anode zur Bildung von Hydroxylradikalen und reaktivem Sauerstoff bei der elektrolytischen Oxidation dient. Damit wird erfindungsgemäß eine vorteilhafte Möglichkeit geschaffen, Membrantrennverfahren und chemische Reinigungsverfahren in der Wasserbehandlung zu verbinden. Wodurch Anlagen und Apparate kompakter, energieeffizienter und kostengünstiger zu gestalten sind.
  • Besonders hilfreich ist es, wenn die Membran aus keramischen, polymeren oder metallischen Materialien hergestellt ist. Keramische oder Polymere Materialien sind in der Regel chemisch inert und können beispielsweise durch Beimischen leitfähiger Komponenten zum Ausgansmaterial in einfacher Art und Weise leitfähig gemacht werden. Noch einfacher lässt sich die Erfindung realisieren, wenn Membran beispielsweise aus metallischen Materialen, beispielsweise Folien, hergestellt wird. Diese sind schon per se leitfähig.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Anode auf einer Permeatseite angeordnet ist. Damit werden die Oxidationsmittel, welche bevorzugt an der Anode gebildet werden, wie beispielsweise Hypochlorit-Ionen, Ozon oder Hydroxid-Radikale, direkt in dem zu oxidierenden Medium gebildet und die beiden Prozessschritte der mechanischen Abtrennung einerseits und der der elektrolytischen Oxidation andererseits werden in vorteilhafter Weise zusammengefasst. Dadurch können die Apparate zur Wasserbehandlung kompakter, energie- und kosteneffizienter gebaut werden.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Kathode auf einer Retentatseite angeordnet ist. Damit werden die Oxidationsmittel bevorzugt im Feedstrom gebildet und wirken somit auf die Membranoberfläche. Durch die oxidierende und damit auch desinfizierende Wirkung werden mikrobiologische Aktivitäten auf bzw. in der Membran unterbunden. Ein Rückspülen zur Entfernung einer mikrobiellen Deckschicht, verbunden mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten, die einen entsprechend hohen energetischen und apparativen Aufwand benötigen, ist nicht erforderlich. Insbesondere wird damit eine irreversible Verlegung mit Algen von keramischen Membranen, beispielsweise bei der Meerwasserentsalzung, reduziert. Irreversibel bedeutet hier, dass die durch das Algenwachstum auf der Membranoberfläche eine Deckschicht gebildet wird, die nicht durch Rückspülen oder Zugabe entsprechender Chemikalien entfernt werden kann und somit den vorzeitigen Austausch der Membran erzwingt. Somit wird durch die erfindungsgemäße Anordnung die Membran länger nutzbar.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Kathode auf der Zufluss– bzw. Retentatseite und eine zweite Kathode auf der Permeatseite angeordnet ist. Damit können elektrische Felder zur Erzeugung von desinfizieren wirksamen Substanzen ohne großen konstruktiven oder finanziellen Aufwand zeitgleich auf der Retentatseite und der Permeatseite gebildet werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden das Retentat, das Permeat und die Membran gleichzeitig desinfiziert. Dadurch werden die Kosten für eine separate Apparatur zur Desinfektion von Permeat oder Retentat eingespart.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, einen Apparat zur Wasseraufbereitung, umfassend eine Filterfläche, betrieben in als Dead-End-Filtration, so zu gestalten, dass die Filterfläche als Anode ausgebildet ist. Dadurch vereint die Filterfläche zwei für die Wasseraufbereitung wesentliche Funktionen. Zum einen dient sie als Filtermedium bei der Filtration, zu anderen kann sie als Anode bei der elektrolytischen Desinfektion genutzt werden. Dadurch können die mechanische Reinigung der Abwässer durch Filtration und eine chemische Behandlung durch elektrolytische Oxidation in vorteilhafter Weise apparativ kombiniert werden, wodurch die Anlagen zur Wasserbehandlung kompakter und kostengünstiger werden.
  • Eine fertigungstechnische einfache Lösung ist es, wenn die Filterfläche aus Papier oder Gewebe hergestellt ist. Papier oder Gewebe aus Natur- oder Kunstfasern sind in der Regel inert und die Einbringungen leitfähiger Fasern kann in einfacher Art und Weise bewerkstelligt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine Kathode auf einer Filtratseite angeordnet ist. Dadurch werden die zur Desinfektion erforderlichen oxidierenden Substanzen durch Elektrolyse direkt im zu desinfizierenden Medium und aus dem Medium selbst gebildet. Dadurch kann auf die Zugabe von gefährlichen Chemikalien, die eventuell auch giftige Nebenprodukte bilden, verzichtet werden. Weiterhin wird auch auf eine komplexe Anlagentechnik, wie sie beispielsweise die Ozonierung von Trinkwasser erfordert, nicht benötigt.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Apparates sieht vor die Kathode auf einer Zuflussseite anzuordnen. Damit wirken die durch Elektrolyse gebildeten oxidierenden Substanzen auf in der Filteroberfläche bzw. im Filterkuchen und können dort Schadstoffe oder Mikroorganismen sofort zerstören, so dass die Gefahr eines Filterdurchtritts minimiert wird.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Kathode auf der Zuflussseite und eine zweite Kathode auf der Filtratseite angeordnet sind. Damit können elektrische Felder zur Erzeugung von desinfizieren wirksamen Substanzen ohne großen konstruktiven oder finanziellen Aufwand zeitgleich auf der Zuflussseite und der Filtratseite gebildet werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden der Filterkuchen, das Filtrat und der Filter gleichzeitig desinfiziert. Dadurch werden die Kosten für eine separate Apparatur zur Desinfektion von Filtrat oder Filterkuchen eingespart.
  • Besonders hilfreich ist es, wenn die Anode inert, mit einer Oberfläche aus Platin oder Diamant ausgeführt ist. Bei der Elektrolyse von Wasser zeichnen sich Anoden mit entsprechender Oberfläche dadurch aus, dass an ihnen eine besonders große Menge an oxidierenden Substanzen gebildet wird. Insbesondere werden an Diamantoberflächen bevorzugt Hydroxid-Radikale (OH.) gebildet. Diese Hydroxid-Radikale sind äußerst reaktiv und stellen damit ein sehr gutes Desinfektionsmittel dar.
  • Günstig ist es ferner, wenn eine Opferanode in Strömungsrichtung vor oder nach der Membran bzw. der Filterfläche angeordnet und konstruktiv mit dieser verbunden ist.. Durch Verwendung nicht-inerter Materialien für die Anode, wie beispielsweise Eisen oder Aluminium, können durch die Elektrolyse gezielt Hydroxid-Flocken gebildet werden. Diese Chemikalien eignen sich für eine gezielte Wasserbehandlung. So hat beispielsweise Eisenhydroxid eine fäulnishemmende Wirkung, während Aluminiumhydroxid phosphatbindend wirkt.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den nachfolgenden Zeichnungen, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in den Zeichnungen, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
  • Die Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung:
  • Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ersten Anordnung für Membrantrennverfahren
  • Figur 2 eine zweite Anordnung für Membrantrennverfahren,
  • Figur 3 eine dritte Anordnung für Membrantrennverfahren
  • Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ersten Anordnung für Filtrationsverfahren,
  • Figur 5 eine zweite Anordnung für Filtrationsverfahren und
  • Figur 6 eine dritte Anordnung für Filtrationsverfahren
  • Figur 1 zeigt ein erstes Anwendungsbeispiel der Erfindung bei einem Membrantrennverfahren. Dargestellt ist in schematischer Darstellung ein Gehäuse 10 eines Apparates zur Wasserbehandlung. Darin angeordnet ist eine als Anode ausgebildete Membran 12, die eine Zufluss- oder Retentatseite 14 des Apparates von einer Abflussseite 16 trennt. Auf der Abflussseite 16 angeordnet ist eine Kathode 18.
  • Die als Feed 20 zugeführte Flüssigkeit passiert die Membran 12. Dabei verbleiben die abzutrennenden Stoffe auf der Zuflussseite 14 und werden dort aufkonzentriert und als Retentat 22 abgeführt. Gleichzeitig führt eine zwischen Kathode 18 und Anode angelegte elektrische Gleich- oder Wechselspannung zur Bildung von oxidierend bzw. desinfizierend wirkenden Substanzen auf der Basis von Sauerstoff oder Chlor. Dabei wird Wasser durch elektrochemische Reaktionen in die Elemente Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt. Als Nebenprodukte entstehen dabei an der Anode 18 Ozon (O3) und OH-Radikale, an der Kathode 12 Wasserstoffperoxid (H2O2). Diese Stoffe besitzen eine desinfizierende Wirkung. Nativ im Wasser enthaltene Chlorid-Ionen (Cl-) reagieren unter Gleichspannung zu unterchloriger Säure (HOCl) bzw. Hypochlorit-Ionen (ClO-), welche ebenfalls desinfizierend wirken.
  • Die auf diese Weise gebildeten Substanzen gehen direkt in das zu behandelnde Wasser auf der Zuflussseite 14 über und gereinigtes Wasser 24 verlässt den Apparat auf der Abflussseite 16.
  • Die Art und Menge der oxidierenden bzw. desinfizierend wirkenden Substanzen ist u.a. von dem verwendeten Anodenmaterial und den Wasserinhaltsstoffen abhängig.
  • Figur 2 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Anordnung für Membrantrennverfahren, wobei die Kathode 18 auf der Zuflussseite 14 angeordnet ist. Hierbei werden die oxidierend bzw. desinfizierend wirkenden Substanzen auf der Zuflussseite 14 gebildet und bewirken dort die Oxidation bzw. Desinfektion des Retentats 22 und der Oberfläche der Kathode 12.
  • In Figur 3 ist eine dritte erfindungsgemäße Anordnung für Membrantrennverfahren dargestellt. Dabei ist eine Kathode 18 auf der Zuflussseite bzw. Retentatseite 14 angeordnet und eine zweite Kathode 25 auf der Permeatseite 16. Dazwischen ist die als Anode ausgebildete Membran 12 angeordnet. Durch Anlegen einer elektrischen Gleich- oder Wechselspannung entsteht zwischen den Kathoden 18 und 25 und der Anode 12 ein elektrisches Feld, unter dessen Einfluss die desinfizierend wirkenden Substanzen gebildet werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden die Substanzen sowohl auf der Permeatseite 16 als auch auf der Retentatseite 14 gebildet. Damit erfolgt die Desinfektion und Oxidation von Retentat 22, Membranoberfläche und Permeat 24 zeitgleich.
  • In Figur 4 ist ein Anwendungsbeispiel der Erfindung bei einem Filtrationsverfahren dargestellt. Dabei wird eine Filterfläche 26 als Anode ausgebildet. Die Filterfläche 26 trennt im Gehäuse 10 die Zuflussseite 14 von der Abflussseite 16. Die Kathode 18 ist auf der Zuflussseite 14 angeordnet. Die als Feed 20 zugeführte Flüssigkeit passiert die Filterfläche 26. Die im Feed 20 mitgeführten Substanzen werden an der Filterfläche 26 abgeschieden und bilden sukzessive einem Filterkuchen (nicht dargestellt). Ein Filtrat 28 verlässt das Gehäuse 10 auf der Abflussseite 16. Zwischen Kathode 18 und der als Anode ausgebildeten Filterfläche 26 bilden sich durch Anlegen einer Gleichspannung desinfizierende und oxidierende Substanzen nach dem identischen Mechanismus wie bei den vorausgehend beschriebenen Membrantrennverfahren.
  • Diese unterbinden biologische Aktivitäten im Filterkuchen und bauen Schadstoffe in der Filterfläche 26 oder dem Filterkuchen ab.
  • Figur 5 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Anordnung für Filtrationsverfahren. Die Anode 18 ist dabei auf der Abflussseite 16 angeordnet. Die oxidierenden und desinfizierenden Substanzen werden im Filtrat 28 gebildet und wirken dort, so dass desinfiziertes, oxidiertes Filtrat 28 abgeführt wird.
  • In Figur 6 ist eine dritte Anordnung der Erfindung für Filtrationsverfahren dargestellt. Dabei ist eine Kathode 18 auf der Zuflussseite 14 angeordnet und eine zweite Kathode 25 auf der Filtratseite 16. Dazwischen ist die als Anode ausgebildete Filterfläche 26 angeordnet. Bei Anlegen eine elektrischen Gleich- oder Wechselspannung entsteht zwischen den Kathoden 18 und 25 und der Anode 26 ein elektrisches Feld, unter dessen Einfluss die desinfizierend wirkenden Substanzen gebildet werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden die Substanzen sowohl auf der Filtratseite 16 als auch auf der Zuflussseite 14 gebildet. Damit erfolgt die Desinfektion und Oxidation von Filterkuchen, Filterfläche 26 und Filtrat zeitgleich.

Claims (12)

  1. Apparat zur Wasseraufbereitung umfassend eine Membran(12) und eine Kathode (18), betrieben als Cross-Flow-Filtration, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (12) als Anode ausgebildet ist, die mit der beabstandet angeordneten Kathode (18) bei Anlegen einer Gleichspannung oder einer Wechselspannung ein elektrisches Feld bildet.
  2. Apparat zur Wasseraufbereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (12) aus keramischen, polymeren oder metallischen Materialien hergestellt ist.
  3. Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kathode (18) auf einer Permeatseite (16) angeordnet ist.
  4. Apparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (18) auf einer Zufluss- bzw. Retentatseite (14) angeordnet ist.
  5. Apparat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (18) auf der Zuflussseite oder Retentatseite (14) und eine zweite Kathode (25) auf der Permeatseite (16) angeordnet ist.
  6. Apparat zur Wasseraufbereitung umfassend eine Filterfläche (26) und eine Kathode (18), betrieben als Dead-End-Filtration, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfläche (26) als Anode ausgebildet ist und mit der beabstandet angeordneten Kathode (18) bei Anlegen einer Gleichspannung oder einer Wechselspannung ein elektrisches Feld bildet.
  7. Apparat zur Wasseraufbereitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfläche (26) aus Papier oder Gewebe hergestellt ist.
  8. Apparat nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kathode (18) auf einer Filtratseite (16) angeordnet ist.
  9. Apparat nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet dass, die Kathode (18) auf einer Zuflussseite (14) angeordnet ist.
  10. Apparat nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (18) auf der Zuflussseite (14) und die zweite Kathode (25) auf der Filtratseite (16) angeordnet ist.
  11. Apparat nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (18) inert, mit einer Oberfläche aus Platin oder Diamant ausgeführt ist.
  12. Apparat nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Opferanode in Strömungsrichtung vor oder nach der Membran 12 bzw. der Filterfläche 28 angeordnet und konstruktiv mit dieser verbunden ist.
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