NL1015384C2 - Waterfiltratie-inrichting. - Google Patents

Description

I» W aterfiltratie-inrichting

De uitvinding heeft betrekking op een waterfiltratie-inrichting.

Inrichtingen voor het reinigen van vloeistoffen, en meer specifiek voor het reinigen van drinkwater en voor het hieruit verwijderen van levende micro-organismen zijn bekend uit de praktijk. Het zijn doorgaans omvangrijke installaties, welke worden toegepast voor 5 het zuiveren van drinkwater en ten behoeve van een omvangrijk gebied. Vaak worden gedateerde technieken of verouderde installaties toegepast en het is daarom niet eenvoudig een adequate zuivering van drinkwater te realiseren. Ook kunnen er later ziekteverwekkers zoals bacteriën en virussen of andere soorten van verontreiniging zoals sediment en al dan niet opgeloste organische verbindingen en zouten in het in eerste instantie gezuiverde water op-10 treden. Om het optreden van de gezondheid bedreigende verontreinigingen te voorkomen wordt er in veel gevallen chloor aan het drinkwater toegevoegd. Dit heeft als belangrijk nadeel dat de smaak en de reuk van het water in sterke mate verslechtert. Een aantal micro-organismen, zoals Cryptosporidium en Giardia zijn bovendien resistent voor chloor en blijven dus in leven in gechloreerd drinkwater. Voorts is het problematisch dat in veel gebie-15 den, en vooral in derdewereldlanden, in het geheel geen betrouwbare drinkwatervoorziening aanwezig is.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om het bovengenoemde probleem op te lossen en een waterfiltratie-inrichting te verschaffen die in staat is om onder atmosferische druk van verontreinigd water drinkwater te maken.

2 o Het is een verder doel van de onderhavige uitvinding om een dergelijke waterfiltra tie-inrichting te verschaffen met een eenvoudig te vervaardigen ontwerp, zodat het lokaal reinigen van water, in het bijzonder in die gebieden waar geen betrouwbare drinkwatervoorziening aanwezig is, tegen lage kosten mogelijk wordt gemaakt.

Dit doel wordt volgens de onderhavige uitvinding bereikt door een waterfil- 2 5 tratie-inrichting, met het kenmerk, dat de waterfiltratie-inrichting geschikt is voor het lokaal, onder atmosferische druk, zuiveren van verontreinigd water, en een houder heeft, die is voorzien van een toevoeropening en een afvoeropening, welke houder is voorzien van ten minste: - een voorfiltratie-element voor het verwijderen van eventueel aanwezige deeltjes met een 3 0 deeltj esgrootte >10 pm; 1 o 1 53 8 4 2 - een filtratie-element dat voorzien is van aktieve koolstof; en - een ultrafiltratie-element.

Zoals hierna in de tekening en in het uitvoeringsvoorbeeld bij wijze van voorbeeld zal worden gedemonstreerd, verschaft de uitvinding een verrassend eenvoudige, doch zeer 5 effectieve waterfiltratie-inrichting, waarmee drinkwater van een goede kwaliteit kan worden verkregen.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de waterfiltratie-inrichting volgens de onderhavige uitvinding is het voorfiltratie-element een vlak asymmetrisch filter met een niet-uniforme poriegrootteverdeling, dat zodanig is geplaatst dat in gebruik de waterstroom 10 verloopt van grote naar kleine poriën.

Een dergelijk voorfiltratie-element zorgt voor een effectieve verwijdering van deeltjes die het ultrafiltratie-element zouden kunnen verstoppen. Een dergelijk asymmetrisch filter kan bijvoorbeeld aan een zijde poriën van ca 50 pm en aan de andere zijde poriën van ca 10 pm bezitten.

15 Gunstige resultaten worden verkregen wanneer het voorfiltratie-elementfilter een dikte heeft in het bereik van 1-10 mm.

Bij voorkeur is het voorfiltratie-element opgebouwd uit een composiet van hydrofiele materialen.

De combinatie van permanent hydrofiele membranen en de asymmetrische porie- 2 0 structuur resulteert in een gering benodigd drukverschil over het membraan bij een hoge filtratie-/permeaatopbrengst, dat wil zeggen dat een hoge capaciteit wordt gerealiseerd bij een geringe werkdruk.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de waterfiltratie-inrichting volgens de uitvinding is het aktieve koolstof bevattende filtratie-element opgebouwd uit een 2 5 laag aktieve koolstof op een dragermateriaal.

Hierdoor is het aktieve koolstof bevattende filtratie-element eenvoudig te vervangen door een nieuw exemplaar indien de werkzaamheid ervan door de reeds geadsorbeerde verontreinigingen is verminderd.

Het verdient bijzondere voorkeur dat het voorfiltratie-element en het aktieve kool- 3 0 stof bevattende filtratie-element zijn samengevoegd tot een sandwich-structuur.

Enerzijds wordt de vervanging van de filter-elementen hierdoor vereenvoudigd, en anderzijds kan in gebmik met de sandwichstructuur de filtratie van sediment en dergelijke en adsorptie van organische verbindingen in één stap worden uitgevoerd.

1015384 3

Volgens een zeer gunstige voorkeursuitvoeringsvorm van de waterfiltratie-inrichting volgens de uitvinding is het ultrafiltratie-element opgebouwd uit een filterhuis voorzien van een toevoer- en een afvoeraansluiting, en met daarin aangebracht een bundel van capillaire ultrafiltratiemembranen die aan een eerste uiteinde open zijn en aan een ander uiteinde ge-5 sloten zijn, en aan het eerst uiteinde gevat zijn in een membraanhouder die de ruimte tussen de capillaire ultrafiltratiemembranen en het filterhuis afsluit, waarbij de capillaire ultrafiltratiemembranen een asymmetrische poriestructuur hebben, zodanig dat de poriestructuur geleidelijk afiieemt in de stroomrichting van de vloeistofstroom door de membraanwand.

Dit ultrafiltratie-element levert bij atmosferische druk een goede filtratie in combi- 1 o natie met een hoge capaciteit.

De effectiviteit en toepasbaarheid van de waterfiltratie-inrichting wordt verder verbeterd wanneer de ultrafiltratiemembranen permanent hydrofiel zijn. De combinatie van permanent hydrofiele membranen en de asymmetrische poriestructuur resulteert in een gering benodigd drukverschil over het membraan bij een hoge filtratie-/permeaatopbrengst, 15 dat wil zeggen dat een hoge capaciteit wordt gerealiseerd bij een geringe werkdruk.

Opgemerkt wordt dat uit de Nederlandse octrooiaanvrage NL-A-1004210 een ultrafiltratiemembranen bevattende waterfiltratie-inrichting met een asymmetrische poriestructuur op zichzelf bekend is. Het betreft hier echter geen drietraps waterfiltratie-inrichting zoals volgens de onderhavige uitvinding.

20 De inhoud van de hierboven genoemde Nederlandse octrooiaanvrage NL-A- 1004210 is hierin door verwijzing opgenomen.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm is de afvoeropening van de waterfiltratie-inrichting aangesloten op een voorraadreservoir.

Hierdoor wordt op eenvoudige wijze voorkomen dat het juist ervoor gezuiverde 2 5 water, dat niet direct na zuivering gebruikt wordt, wordt verontreinigd.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een tekening. Hierbij toont:

Figuur 1 een vooraanzicht van een waterfiltratie-inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

3 0 Figuur 1 toont een drietraps waterfiltratie-inrichting 1 volgens de onderhavige uit vinding. De waterfiltratie-inrichting 1 omvat een houder 2 die is voorzien van een toevoer-opening 3 en een afvoeropening 4. In de houder 2 zijn in de getoonde uitvoeringsvorm drie filtratie-elementen 5,6 en 7 aanwezig, te weten een voorfiltratie-element 5 voor het verwij- )015384 ) 4 deren van eventueel aanwezige deeltjes met een omvang >10 μπι; een filtratie-element 6 dat voorzien is van aktieve koolstof; en een ultrafiltratie-element 7.

In de getoonde uitvoeringsvorm zijn de filtratie-elementen 5 en 6 geconstrueerd tot een sandwich-structuur, waardoor sedimentfiltratie en adsorptie van in het te zuiveren water 5 aanwezige organische verbindingen in één filtergang kan worden gerealiseerd.

De verwijdering van in het te zuiveren water aanwezige bacteriën en virussen vindt plaats bij het ultrafiltratie-element 7. Het ultrafiltratie-element 7 is bevestigd in de houder 2, en is opgebouwd uit een filterhuis 8 dat is voorzien van een toevoeraansluiting 9 en een af-voeraansluiting 10 die in de getoonde uitvoeringsvorm aansluit op de afvoeropening 4. In 10 het filterhuis 8 is een bundel van parallelle capillaire ultrafiltratiemembranen 11 aanwezig die aan een eerste uiteinde (bij toevoeraansluiting 9) open zijn en aan het andere uiteinde gesloten zijn. Bij het eerste uiteinde zijn de capillaire ultrafiltratiemembranen 11 gevat in een membraanhouder die de ruimte tussen de capillaire ultrafiltratiemembranen 11 en het filterhuis 8 afsluit, waarbij de capillaire ultrafiltratiemembranen een asymmetrische porie- 15 structuur hebben, zodanig dat de poriestructuur geleidelijk afheemt in de stroomrichting van de vloeistofstroom door de membraanwand. De capillaire membranen 11 hebben een zeer open asymmetrisch poriestructuur, met aan de buitenwand een poriegrootte van bijvoorbeeld ca. 1-2 pm en aan de binnenwand een poriegrootte van bijvoorbeeld ca 0,02 pm. Zoals bij het voorfiltratie-element 5, neemt de poriegrootte af in de stroomrichting van het 2 0 water door de membraanwand. Voor een verdere toelichting op het ultrafiltratie-element 7 wordt verwezen naar de hierboven genoemde Nederlandse octrooiaanvrage NL-A-1004210 die hierin door verwijzing is opgenomen.

De afVoeropening 4 van de waterfiltratie-inrichting 1 is aangesloten op een voorra-adreservoir 12 dat dient als een opvangbak van het gezuiverde water.

25 De filtratie-inrichting 1 heeft een zeer eenvoudige constructie en kan makkelijk uit elkaar worden gehaald om bijv. uitgewerkte filterelementen 5,6,7 te vervangen.

Ook kan de filtratie-inrichting 1 in delen worden opgeslagen en getransporteerd en juist voor gebruik in elkaar worden gezet waardoor de filtratie-inrichting volgens de uitvinding wordt verkregen.

3 0 Hierna zal de uitvinding verder worden toegelicht door een uitvoeringsvoorbeeld.

Voorbeeld

Op de toevoeropening 3 van de in de tekening besproken waterfiltratie-inrichting 1 Ü15384 5 werd ca. 10 liter water, dat eerst van de meest grove delen zoals takjes e.d. was ontdaan, gegoten. De boven het sandwichfilter (uit filterelementen 5 en 6) ontstane waterkolom leverde voldoende druk om het filtratieproces in gang te zetten.

Door het sandwichfilter werden deeltjes met een omvang > 10 pm uitgefilterd, en 5 opgeloste organische verbindingen werden door de laag aktieve koolstof geadsorbeerd. Het voorgefilterde water druppelde in de ruimte onder het sandwichfilter en druppelde in het ultrafiltratie-element 7. Aangezien de doorstroomsnelheid van het sandwichfilter groter was dan die van ultrafiltratie-element 7, vulde de ruimte hierboven zich geleidelijk. De hierdoor geleverde waterkolom leverde weer voldoende waterdruk om het ultrafiltratieproces te star-10 ten. Het aldus gezuiverde water druppelde in de opvangbak 12 en was gereed voor consumptie.

De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de in de tekening en het uitvoerings-voorbeeld beschreven niet-beperkende uitvoeringsvorm. Binnen de door de conclusies be-15 paalde beschermingsomvang kan deze op velerlei wijze worden gevarieerd.

1015384

Claims (9)

1. Waterfiltratie-inrichting, met het kenmerk, dat de waterfiltratie-inrichting (1) geschikt is voor het lokaal, onder atmosferische druk, zuiveren van verontreinigd water, en een houder (2) heeft, die is voorzien van een toevoeropening (3) en een afvoeropening 5 (4), welke houder (2) is voorzien van ten minste: - een voorfiltratie-element (5) voor het verwijderen van eventueel aanwezige deeltjes met een deeltjesgrootte >10 pm; - een filtratie-element (6) dat voorzien is van aktieve koolstof; en - een ultrafiltratie-element (7).

2. Waterfiltratie-inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het voorfiltratie-element (5) een vlak asymmetrisch filter is met een niet-uniforme poriegrootte-verdeling, dat zodanig is geplaatst dat in gebruik de waterstroom verloopt van grote naar kleine poriën.

3. Waterfiltratie-inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het 15 voorfiltratie-elementfilter (5) een dikte heeft in het bereik van 1-10 mm.

4. Waterfiltratie-inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het voorfiltratie-element (5) is opgebouwd uit een composiet van hydrofiele materialen.

5. Waterfiltratie-inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het 2. kenmerk, dat het aktieve koolstof bevattende filtratie-element (6) is opgebouwd uit een laag aktieve koolstof op een dragermateriaal.

6. Waterfiltratie-inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het voorfiltratie-element (5) en het aktieve koolstof bevattende filtratie-element (6) zijn samengevoegd tot een sandwich-structuur.

7. Waterfiltratie-inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ultrafiltratie-element (7) is opgebouwd uit een filterhuis (8) voorzien van een toevoer- (9) en een afVoeraansluiting (10), en met daarin aangebracht een bundel van capillaire ultrafiltratiemembranen (11) die aan een eerste uiteinde open zijn en aan een ander uiteinde gesloten zijn, en aan het eerst uiteinde gevat zijn in een membraanhouder die de 3. ruimte tussen de capillaire ultrafiltratiemembranen (11) en het filterhuis (8) afsluit, waarbij de capillaire ultrafiltratiemembranen (11) een asymmetrische poriestructuur hebben, zoda- 1015384 * 7 nig dat de poriestructuur geleidelijk afneemt in de stroomrichting van de vloeistofstroom door de membraanwand.

8. Waterfiltratie-inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de ultrafiltratiemembranen (11) permanent hydrofiel zijn.

9. Waterfiltratie-inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de afvoeropening (4) van de waterfiltratie-inrichting (1) is aangesloten op een voorraadreservoir (12). 1015384