NL1016705C2 - Inrichting en werkwijze voor het reinigen van een flu´dum, zoals water. - Google Patents

Description

Inrichting en werkwijze voor het reinigen van een fluïdum, zoals water.

De uitvinding betreft een inrichting, in het bijzonder geschikt voor het reinigen van een fluïdum zoals water, omvattende ten minste een set van een eerste en een 5 tweede membraandoek, elk in hoofdzaak over de gehele lengte daarvan permeabel voor water, welke membraandoeken in hoofdzaak parallel ten opzichte van elkaar zijn opgespannen in een frame, waarbij de membraandoeken daartussen een bewegingsbaan voor fluïdum begrenzen, waarbij de doeken ten opzichte van elkaar verplaatsbaar zijn tussen een eerste stand waarin de naar elkaar gerichte oppervlakken elkaar in 10 hoofdzaak raken en een tweede stand, waarin de doeken op afstand van elkaar liggen en de breedte van de bewegingsbaan voor het fluïdum groter is dan in de eerste stand.

Een dergelijke uitvinding is bekend in de stand van de techniek. Voor de biologische zuivering van afvalwater wordt steeds vaker gebruik gemaakt van zogenaamde membraanbioreactoren (MBR). Een dergelijke reactor bestaat uit een 15 beluchte tank met daarin micro-organismen, die de vervuiling in het afvalwater gebruiken als voedsel. Bovendien omvat een dergelijke reactor een membraaninstallatie, die meestal bestaat uit micro filtratie modules. De membranen dienen om de bacteriën van het gezuiverde water te scheiden en deze bacteriën terug te voeren in de reactortank. Membraanmodules die met een onderdruk werken kunnen 20 ook in een beluchte tank worden gehangen. Door het hangen van de membraanmodules in de beluchte tank nemen deze geen extra plaats in. Bovendien zijn in de tank doorgaans middelen aanwezig voor het opwekken van een bellenstroom. Deze middelen worden doorgaans onder de membranen geplaatst. Met behulp van de luchtbellen worden de membranen in trilling gebracht en ontstaan schuifkrachten op het 25 oppervlak van de membranen, zodat verontreinigingen zich niet aan het membraanmateriaal kunnen hechten. Ondanks de reinigende werking van de opstijgende luchtbellen is het bovendien van tijd tot tijd nodig om de membranen aan de binnenzijde daarvan te reinigen, bijvoorbeeld door middel van een chemicaliënoplossing.

30 Een inrichting van het hierboven genoemde type in onder andere bekend uit de internationale octrooiaanvrage WO 9846533 (Zenon). Uit deze publicatie is een inrichting bekend die gebruik maakt van membranen, die bestaan uit holle vezels met een dikte van enkele millimeters. De holle vezels worden in grote aantallen aan de 1016705^ 2 uiteinden daarvan bevestigd in een module. De maximale lengte van deze vezels bedraagt ongeveer anderhalf tot twee meter. Door het samenbinden van de holle vezels ontstaan "spaghetti-bundels". Deze spaghetti-bundels zijn in de praktijk moeilijk hanteerbaar. Verder is de lengte van de vezels beperkt in verband met de sterkte van de 5 individuele bevestiging van de vezels. Een verder nadeel van de inrichting volgens deze publicatie is dat er voor het reinigen met behulp van chemicaliën een hoge druk nodig is omdat de vezels op de chemicaliënstroom een vrij hoge weerstand zullen uitoefenen.

Uit het Amerikaanse octrooi 5.482.625 is een inrichting bekend van het in de aanhef genoemde soort, waarbij in plaats van holle vezels, raamwerken worden 10 gebruikt die zijn bevestigd in modules. Op deze raamwerken is membraandoek vastgelijmd. Tussen de membraandoeken kan een onderdruk worden opgewekt, waarbij water vanuit de tank door de membraandoeken in de richting van een afvoer wordt gevoerd. De membraandoeken zijn vastgeplakt op raamwerken, om te voorkomen dat de membraandoeken onder invloed van de onderdruk tegen elkaar aan komen te liggen, 15 zodat er geen fluïdumtransport meer kan plaatsvinden tussen deze membraandoeken. Het nadeel van het systeem volgens het genoemde Amerikaanse octrooi is, dat er heel veel raamwerken nodig zijn voor de bevestiging van de membraandoeken, waardoor het systeem duur is.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding om te voorzien in een inrichting 20 van het in de aanhef genoemde soort, die de nadelen van het systeem volgens de stand van de techniek zo veel mogelijk vermijdt.

Dat doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat ten minste een van de doeken aan de naar de daarnaast gelegen doek gerichte zijde voorzien is van gleuven of banen voor het over de langsrichting van de doeken vormen van kanalen tussen de 25 doeken, in de eerste stand van de membraandoeken.

Volgens een voorkeur hebben de uitvoeringsvorm is het mogelijk dat ten minste een van de doeken aan de naar de daarnaast gelegen doek gerichte zijde voorzien is van gleuven of banen voor het over de langsrichting van de doeken vormen van kanalen tussen de doeken, in de eerste stand van de membraandoeken.

30 Daarbij is het mogelijk dat de gleuven of banen gevormd zijn door ribbels die zich in de langsrichting van het doek uitstrekken

Doordat de doeken ten opzichte van elkaar enigszins kunnen bewegen en onder invloed van een onderdruk tegen elkaar zullen aanliggen, ontstaan er door de 1016705^ 3 aanwezigheid van de ribbels fijne kanaaltjes tussen de twee doeken, die de bewegingsbaan voor het te reinigen fluïdum vormen. Het framewerk waarin de doeken zijn aangebracht is aan de onderzijde en aan de bovenzijde open, zodat door het framewerk ook de luchtbellen kunnen opstijgen. Hierdoor ontstaat een reinigende 5 werking door de doeken heen.

In een in het bijzonder de voorkeur hebben de uitvoeringsvorm wordt bewerkstelligd dat in zowel het eerste membraandoek als het tweede membraandoek gleuven of banen zijn aangebracht, waarbij de gleuven of banen van de doeken zodanig zijn geplaatst dat de gleuven in het eerste doek samen met de gleuven in het tweede 10 doek een kanaal opspannen tussen de doeken, in de eerste stand van de membraandoeken.

Wanneer de membraandoeken twee aan twee in spiegelbeeld tegen elkaar geplaatst worden, ontstaan door de onderdruk dat wordt het aangelegd tussen de twee doeken en die de doeken tegen elkaar aandrukt, fijne kanaaltjes. Deze kanaaltjes 15 worden gevormd wanneer de gleuven of kanalen in de doeken met de holle zijde daarvan op elkaar aansluiten.

Een van de grote voordelen van het systeem volgens de onderhavige uitvinding is dat er in een groot aantal, zeer fijne kanaaltjes kan worden voorzien met behulp van membraandoeken. Dat betekent dat men niet hoeft te werken met de moeilijk 20 hanteerbare "spaghetti-bundels" die hierboven zijn besproken met verwijzing naar de stand van de techniek. Bovendien is de lengte van de membraandoeken in principe onbegrensd.

Een verder voordeel is dat een reinigingsfluïdum, bijvoorbeeld in de omgekeerde richting tussen de membraandoeken kan worden gepompt. Hierdoor ontstaat tussen de 25 membraandoeken een overdruk waardoor de doeken uiteen zullen wijken. Als gevolg van het uiteenwijken van de doeken wordt de weerstand van de membraandoeken op de stroming van het reinigingsmedium langs de doeken minder, en kan de reinigingsvloeistof goed in de kanalen of gleuven komen die zijn aangebracht in de membraandoeken. De overdruk die op de doeken kan worden uitgeoefend heeft 30 bijvoorbeeld een grootte van 0,5 meter waterkolom.

Volgens de uitvinding is het mogelijk dat de membraandoeken polyestervezel omvatten. Verder is het mogelijk dat het polyestervezel is bekleed met een toplaag van polysulfon, zoals bijvoorbeeld polyethersulfon. Het doek kan bijvoorbeeld worden 1016705* 4 gefabriceerd uit een polyestervezel als dragermateriaal, met een dikte van 0,5 millimeter. Op dit dragermateriaal kan vervolgens een toplaag worden aangebracht van bijvoorbeeld 0,25 millimeter polysulfon. Dit materiaal is vrij sterk, daardoor zijn langere overspanningen tussen de uiteinden van een frame mogelijk. Dat betekent dat 5 hogere modules kunnen worden toegepast dan het geval zou zijn bij de hierboven besproken holle vezels (spaghetti-bundels).

Het water beweegt door de toplaag van polysulfon voor het afscheiden van micro-organismen en andere deeltjes uit het water. Vervolgens komt het water in de dragende polyestervezellaag. Deze laag zorgt voor het transport van het water in de richting van 10 de bewegingsbaan tussen twee naast elkaar geplaatste membraandoeken.

Om te voorkomen dat de doeken te veel uit elkaar gedrukt worden tijdens het reinigen van de doeken met een reinigingsvloeistof, kunnen aan de zijkant van de doeken ondersteuningswanden worden aangebracht om te voorkomen dat de ruimte tussen de doeken te groot wordt.

15 Zoals hierboven al is opgemerkt is het voordelig wanneer in de inrichting volgens de onderhavige uitvinding middelen aanwezig zijn voor het vormen van een bellenstroom langs de membraandoeken. Deze middelen zijn bijvoorkeur geplaatst aan de onderzijde van het frame waarin de membraandoeken zijn bevestigd.

Door de aanwezigheid van de bellenstroom zullen de membraandoeken in trilling 20 komen. Dat wil zeggen dat verontreinigingen die zich hebben gehecht aan het membraandoek van de membraandoeken kunnen afVallen.

In een tweede aspect betreft deze uitvinding ook membraandoek, in het bijzonder geschikt voor een inrichting volgens de uitvinding, waarbij het membraandoek voorzien is van ribbels, voor het vormen van kanalen tussen het membraandoek en een 25 tegen het oppervlak van het membraandoek te plaatsen tweede doek.

Verder betreft de uitvinding een werkwijze voor het biologisch reinigen van afvalwater, waarbij men - het afvalwater zuivert met behulp van micro-organismen die aanwezig zijn in een beluchte tank, 30 - het gezuiverde water langs een membraan voert, voor het uit het gezuiverde water afscheiden van deeltjes, zoals micro-organismen, waarbij men het gezuiverde water met behulp van een onderdruk door een fluïdumbaan dwingt, welke fluïdumbaan wordt opgespannen tussen een eerste en tweede membraandoek.

1016705 5

De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt doordat men het eerste en het tweede membraandoek zodanig verplaatsbaar ten opzichte van elkaar aanbrengt, dat men het eerste en het tweede membraandoek in hoofdzaak naar elkaar toe beweegt door het tussen de membraandoeken dwingen van de stroom gezuiverd 5 water.

Zoals hierboven al is opgemerkt is het voordelig dat men het eerste en het tweede membraandoek zodanig verplaatsbaar ten opzichte van elkaar aanbrengt, dat men het eerste en het tweede membraandoek in hoofdzaak naar elkaar toe beweegt doordat men met behulp van een pomp tussen de membraandoeken water omhoog zuigt.

10 Bovendien is het voordelig dat men vervolgens met behulp van een overdruk een reinigingsvloeistof door de fluïdumbaan tussen het eerste en het tweede membraandoek dwingt.

De onderhavige uitvinding zal verder worden toegelicht aan de hand van de bijgaande figuren, waarin: 15 figuur 1 een aanzicht weergeeft van een frame waarin meerdere sets van elk twee membraandoeken zijn aangebracht.

Figuur 2 een bovenaanzicht weergeeft van een gedeelte van figuur 1 volgens de snede A-A.

Figuur 3 een detail weergeeft, zoals is weergegeven met III in figuur 2.

20 Figuur 4 een detail weergeeft van de onderzijde van het frame volgens figuur 1.

Figuur 5 een bovenaanzicht weergeeft van de inrichting volgens figuur 1.

Figuur 6 een verder detail weergeeft van een gedeelte van de inrichting volgens figuur 5.

Figuur 7 de positie van de doeken weergeeft op het moment dat tussen de doeken 25 een overdruk wordt gecreëerd.

Figuur 8 een detail weergeeft van de doeken volgens figuur 7.

In figuur 1 is een vooraanzicht weergegeven van een frame 1 waarin meerdere sets van membraandoeken geplaatst zijn. Het frame 1 omvat in de hoofdzaak horizontaal verlopende bovenwand 3, een onderwand 4 en twee zijwanden 5. Een 30 specifieke montage van de membraandoeken 2 is te zien in figuur 4.

Het frame 1 volgens figuur 1 wordt geplaatst in een zogenaamde membraanbioreactor. Met behulp van een bellenstroom wordt een fluïdumstroom op gang gebracht tussen de membraandoeken. De bellenstroom zorgt er voor dat het 10 1 6 ί u o 6 fluïdum langs het oppervlak van de membranen steeds wordt ververst. Tussen de membraandoeken wordt een onderdruk opgewekt, met behulp van een pomp. Door deze onderdruk wordt een deel van de fluïdumstroom in de membraandoeken gezogen. Door de bijzondere vorm van de membraandoeken volgens de uitvinding zijn tussen de 5 membraandoeken kanaaltjes aanwezig om het water dat door de doeken is opgezogen af te voeren. Door de bellenstroom die vanaf de onderzijde van het frame 1 omhoog zal gaan, worden de membraandoeken in trilling gebracht en ontstaan er schuifkrachten op het oppervlak van de doeken. Daardoor wordt bereikt dat verontreinigingen zich niet aan het buitenoppervlak van het membraanmateriaal kunnen hechten.

10 In figuur 2 is een bovenaanzicht te zien van een gedeeltelijk van figuur 1, volgens de snede A-A. In figuur 2 is te zien dat elk stel membraandoeken 2 een eerste membraandoek 21 bevat en een tweede membraandoek 22 bevat. Membraandoek 21 is steeds in de linkerzijde in figuur 2 weergegeven, terwijl een tweede membraandoek 22 zich aan de rechterzijde bevindt. Een verder detail van de membraandoeken 21,22 is te 15 zien in figuur 3. In figuur 3 is te zien dat de eindrand van het eerste membraandoek 21 aansluit op de eindrand van de tweede membraandoek 22. Nabij het einde daarvan zijn de doeken 21,22 verbonden door middel van een verbindingsorgaan of las 23. Het is ook mogelijk om het eerste membraandoek 21 en het tweede membraandoek 22 te vormen als een eerste part en een tweede part van een enkelvoudig filtratieorgaan.

20 De membraandoeken 21,22 zijn bijvoorbeeld opgebouwd uit een basislaag van polyestervezel 24 waarop aan de buitenzijde een toplaag van polysulfon is aangebracht. De polyestervezellaag heeft bijvoorbeeld een dikte van 0,5 millimeter, terwijl de toplaag bijvoorbeeld een dikte heeft van 0.25 millimeter.

De basislaag uit polyestervezel zorgt voor het transport van water door het 25 membraandoek. De toplaag uit polysulfon zorgt voor de afscheiding van micro-organismen uit het water dat door het membraan wordt getrokken. De membraandoeken 21,22 worden in een goot 31 bevestigd met behulp van een massa, zoals een gietmassa 32. In deze gietmassa 32 wordt vervolgens een uitsparing of boring 30 aangebracht. Zoals hieronder zal worden besproken aan de hand van figuur 6, wordt 30 het verlengde van deze boring 30 verbonden met een centrale verzamelleiding. Aan de bovenzijde van de membranen (niet afgebeeld), kan een overeenkomstige goot aanwezig zijn met een overeenkomstige boring. Deze boring zal in het verlengde daarvan zijn verbonden met de afvoerleiding voor het gezuiverde water.

1016705 · 7

De stand van de doeken 21,22 zoals is weergegeven in de figuren 2 en 3 komt overeen met de stand die de doeken aannemen wanneer tussen de doeken een onderdruk wordt aangebracht. Door de onderdruk bewegen de naar elkaar gerichte zijden van de doeken 21,22 in hoofdzaak naar elkaar toe. Deze stand wordt in de 5 onderhavige tekst ook wel de "eerste stand" genoemd. Deze stand wordt gebruikt voor het reinigen van een fluïdumstroom, zoals bijvoorbeeld afvalwater, met behulp van de membraandoeken 21,22.

In figuur 4 is een verder detail weergegeven van de bevestiging van de membraandoeken 21,22 aan de onderzijde van het frame 1.

10 Het is voordelig om de gietmassa 32 uit te voeren in hetzelfde, of in hoofdzaak hetzelfde materiaal als de membraandoeken 21,22. In de het onderhavige geval betekent dat dat de gietmassa 32 bestaat uit een polyester. Door deze maatregel vindt een goede aanhechting plaats van de membraandoeken 21,22 aan de massa 32. De koker of goot 31 is bij voorkeur uitgevoerd in een materiaal, zoals RVS.

15 Figuur 5 toont een bovenaanzicht van de inrichting volgens figuur 1.

In figuur 5 is te zien dat de verschillende goten 31 aan de bovenzijde van de membranen via verlengstukken aansluiten op verzamelleidingen 51, 52. Deze verzamelleidingen 51, 52 zijn via een centrale aansluiting 61,62 verbonden met bijvoorbeeld een pomp, om zorg te dragen voor de afvoer van het gezuiverde water, dat 20 uit de inrichting wordt weggenomen. In figuur 5 zijn bovendien de zijwanden 5 te zien, die aanwezig moeten zijn om te voorkomen dat de membraandoeken (in bovenaanzicht niet te zien) niet overmatig uit elkaar kunnen gaan staan, wanneer tussen de membraandoeken een overdruk wordt gezet.

In figuur 6 is een detail te zien, volgens VI in figuur 5. In deze figuur is te zien 25 dat elk van de goten 31 via een aansluiting 63 verbonden is met de verzamelleiding 52. Het is duidelijk dat de respectievelijke goot 31 aan het andere uiteinde daarvan met behulp van een overeenkomstige aansluiting verbonden is met de centrale verzamelleiding 51.

In figuur 7 is opnieuw het bovenaanzicht te zien van de doeken 21,22 volgens de 30 snijlijn A-A in figuur 1. In figuur 7 is echter tussen de doeken 21,22 een overdruk aanwezig. Deze situatie ontstaat wanneer men de doeken 21,22 wil reinigen met behulp van een reinigingsvloeistof die onder druk tussen de doeken 21,22 wordt aangebracht. Deze druk kan bijvoorbeeld oplopen tot 0,5 meter waterkolom. Door de 101 67 0 5-^ 8 overdruk die ontstaat tussen de membraandoeken 21,22 zal de afstand tussen beide doeken toenemen, zodat de weerstand die de fluïdumstroom ondergaat lager zal zijn en de reinigingsvloeistof ook diep in de uitsparingen 25 kan komen.

Een verder detail van de stand die is afgebeeld in figuur 7 is te zien in figuur 8.

5 Uit figuur 8 wordt duidelijk dat wanneer men de doeken 21, 22 in spiegelbeeldvorm in het frame 1 bevestigt, in de stand die is afgebeeld in figuur 7, de achterzijde van de kanalen 25 tegen elkaar rusten.

Voor de duidelijkheid wordt opgemerkt dat de stand van de membraandoeken 21, 22 die te zien is in de figuren 7 en 8 in de onderhavige tekst ook wel de "tweede stand" 10 wordt genoemd.

1016705 -

Claims (11)

1. Inrichting, in het bijzonder geschikt voor het reinigen van een fluïdum zoals water, omvattende ten minste een set van een eerste en een tweede membraandoek, elk 5 in hoofdzaak over de gehele lengte daarvan permeabel voor water, welke membraandoeken in hoofdzaak parallel ten opzichte van elkaar zijn opgespannen in een frame, waarbij de membraandoeken daartussen een bewegingsbaan voor fluïdum begrenzen, waarbij de doeken ten opzichte van elkaar verplaatsbaar zijn tussen een eerste stand waarin de naar elkaar gerichte oppervlakken elkaar in hoofdzaak raken en 10 een tweede stand, waarin de doeken op afstand van elkaar liggen en de breedte van de bewegingsbaan voor het fluïdum groter is dan in de eerste stand, met het kenmerk, dat ten minste een van de doeken aan de naar de daarnaast gelegen doek gerichte zijde voorzien is van gleuven of banen voor het over de langsrichting van de doeken vormen van kanalen tussen de doeken, in de eerste stand van de membraandoeken.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gleuven of banen gevormd zijn door ribbels die zich in de langsrichting van het doek uitstrekken.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat in zowel het eerste membraandoek als het tweede membraandoek gleuven of banen zijn aangebracht, waarbij de gleuven of banen van de doeken zodanig zijn geplaatst dat de gleuven in het 20 eerste doek samen met de gleuven in het tweede doek een kanaal opspannen tussen de doeken, in de eerste stand van de membraandoeken.

4. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het eerste membraandoek een eerste part is van een filterlichaam, waarbij het tweede doek een tweede part is van datzelfde filtreerorgaan.

5. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de membraandoeken polyestervezel omvatten.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het polyestervezel is bekleed met een toplaag van polysulfon.

7. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de 30 membraandoeken met de eindranden daarvan zijn opgespannen in een goot gevuld met een massa van materiaal, dat in hoofdzaak overeenkomt met het materiaal van het membraandoek. 1016705—

8. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat nabij de onderzijde van de membraandoeken middelen aanwezig zijn voor het vormen van een bellenstroom langs de membraandoeken.

9. Membraandoek, in het bijzonder geschikt voor een inrichting volgens een van de 5 voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het membraandoek voorzien is van ribbels, voor het vormen van kanalen tussen het membraandoek en een tegen het oppervlak van het membraandoek te plaatsen tweede doek.

10. Werkwijze voor het biologisch reinigen van afvalwater, waarbij men - het afvalwater zuivert met behulp van micro-organismen die aanwezig zijn in een 10 beluchte tank, - het gezuiverde water langs een membraan voert, voor het uit het gezuiverde water afscheiden van deeltjes, zoals micro-organismen, waarbij men het gezuiverde water met behulp van een onderdruk door een fluïdumbaan dwingt, welke fluïdumbaan wordt opgespannen tussen een eerste en tweede membraandoek, 15 met het kenmerk, dat men het eerste en het tweede membraandoek zodanig verplaatsbaar ten opzichte van elkaar aanbrengt, dat men het eerste en het tweede membraandoek in hoofdzaak naar elkaar toe beweegt door het tussen de membraandoeken dwingen van de stroom gezuiverd water.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat men vervolgens met 20 behulp van een overdruk een reinigingsvloeistof door de fluïdumbaan tussen het eerste en het tweede membraandoek dwingt. 1. i ε ί u ^