NL1020159C2 - Inrichting voor het zuiveren van water met behulp van membranen. - Google Patents

Description

Inrichting voor het zuiveren van water met behulp van membranen.

Bij het zuiveren van water met behulp van membranen maakt men tot nu toe veelal gebruik van membraanmodules met standaardafmetingen met een diameter van 8 inch (203,2 mm) en een lengte van 1, 1,5 of 3 meter. De reden dat men gebruik 5 maakt van dergelijke membraanmodules is dat deze passen in gangbare standaard drukbuizen, ze zijn eenvoudig verplaatsbaar en bij breuk (in geval van de membraanrietjes in een 8 inch module) valt er niet te veel capaciteit weg.

Er worden ook wel membraanmodules met grotere diame-10 ter toegepast. Onlangs is door Aquasource een 450 mm diameter module geïntroduceerd. Deze module heeft een lengte van 1,30 m en een membraanoppervlak van (1,0 mm rietjes) 125 m2.

Aquasource heeft aangetoond dat het probleem bij grotere membraanmodules niet is gelegen in de moeizame hand-15 ling en de integriteit van de module. Ook zit het probleem niet in de productie van dergelijke grote membraanmodules.

Waar het probleem wel zit is vooral in de wa-ter/luchtverdeling bij grotere diameters. Bij Aquasource past men geen lucht/water spoeling toe en doet zich derhalve dit 20 probleem niet voor. Bij de opschaling van de eerder genoemde 8 inch module in verband met het verkrijgen van grotere capaciteit van de waterzuiveringsinstallaties is het van groot belang dat een voldoende reiniging van de module plaatsvindt, anders is de kans groot dat een deel van het membraanopper-25 vlak blijvend vervuild raakt waarbij zelfs de capillairen van de membraanrietjes dicht kunnen slibben met een hoog energieverlies en chemicaliënverbruik als gevolg.

De uitvinding beoogt thans een inrichting voor het zuiveren van water, waarbij het bovengenoemde probleem op 30 doeltreffende wijze kan worden opgelost.

Hiertoe verschaft de uitvinding een inrichting voor het zuiveren van water, waarbij de inrichting volgens de uitvinding is voorzien van eindkappen, respectievelijk aan de 1 pO Γ 2 boven- en onderzijde, die door middel van standaardkoppelingen zijn verbonden met een verticaal opgestelde membraanmodule van het type capillair/tubulair, die aan de onderzijde zijn aangesloten op een 5 watertoevoerbuis voor het te zuiveren water, dat de membraanmodule doorloopt en waarbij het permeaat terechtkomt in de permeaatcollectoren, die zijn voorzien van een afdichting en via permeaatafvoer de inrichting verlaat en het concentraat via de afvoerleiding wordt afgevoerd, waarbij 10 bovendien de zuivering in omgekeerde richting kan plaatsvinden door het te zuiveren water toe te voeren via de toevoerleiding.

Het water/lucht verdeelsysteem volgens de uitvinding zorgt ervoor dat voorafgaande aan het doorspoelen van het 15 membraan water en lucht optimaal over het doorstroomoppervlak worden verdeeld, zodat alle membraanrietjes nagenoeg evenveel lucht en water krijgen tijdens het spoelen van de membraanmodule .

Om tot een goede verdeling van het water en lucht te 20 komen mondt de watertoevoerbuis uit tegen de bodemplaat, waardoor reeds het water gedwongen wordt zich te verdelen over de membraanmodule.

De watertoevoerbuis is aan de bovenzijde voorzien van een ontluchtingspijpje om de toevoerleiding te 25 ontluchten.

Voor een nog betere verdeling van het water is de bodemplaat volgens uitvinding voorzien van een cirkelvormige opstaande rand. Een nog betere verdeling van water en lucht vindt plaats wanneer een verdeelplaat met openingen is aange-30 bracht tussen de bodemplaat en de onderkant van de membraanmodule, welke openingen een diameter hebben gelijk of groter dan de diameter van de membraancapillairen. Van belang is hierbij dat de hydraulische weerstand minimaal vijf keer groter is dan de hydraulische weerstand als gevolg van het 35 in/langsstromen in de membraanrietjes.

Men kan ook volgens de uitvinding gebruik maken van aangepaste filternozzles. De toepassing van filternozzles is bekend bij zandfiltratie. Deze klassieke filternozzles die

:J

3 bij zandfiltratie worden toegepast zijn echter niet geschikt voor ruw water omdat zij ten gevolge van de nauwe spleetwijd-te verstopt raken. Bij de toepassing van filternozzles bij zandfiltratie doet zich dit probleem niet voor aangezien de 5 filternozzles in deze toepassing worden doorstroomd met schoon water(filtraat). Bij toepassing van de gebruikelijke filternozzles moet de spleetwijdte aangepast worden (groter worden gemaakt), waardoor doorstroming met vuil water mogelijk wordt zonder verstopping. Het zal duidelijk zijn dat 10 door gebruik van filternozzles de lucht/waterverdeling wordt verbeterd.

Gunstig is gebleken wanneer de openingen op de ver-deelplaat zijn voorzien van flappen, bijvoorbeeld van rubber om zodoende een goede lucht/waterverdeling te bereiken.

15 Bij een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvin ding kan een goede lucht/waterverdeling worden gerealiseerd wanneer de openingen in de verdeelplaat een relatief grote diameter hebben ten opzichte van de membraan capillairen, bijvoorbeeld van 0,2 tot 1,5 centimeter hetgeen neerkomt op 20 300 - 3000 openingen per m2 bodemoppervlak. Deze oplossing voor het verdelen van water en lucht is een eenvoudige en goedkope oplossing. Afhankelijk van het type membraan in de regel met een diameter van 1,5 of 5,2 mm capillair/tubulair en de diameter van de module van 200 tot 600 mm kan globaal 25 het aantal openingen als volgt worden aangehouden. Bij toepassing van capillairen met een diameter van 5,2 mm bij modules met een diameter van 600 mm bevinden zich in de verdeelplaat 200 tot 400 openingen met een diameter van 0,8 cm. Bij toepassing van capillaire membranen met een diameter van 1,5 30 mm en een module met een diameter van 600 mm kan men gebruik maken van 200 tot 400 openingen met een diameter van 0,5 cm. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding omvat meerdere verticaal opgestelde membraanmodules, die meerdere centrale permeaatcollectoren per module bevatten. Afhankelijk van 35 membraanoppervlak per module, dus afhankelijk van de diameter kunnen 1 of meer permeaatcollectoren per module worden toegepast .

4

Opgemerkt wordt dat de membraanmodule volgens uitvinding van het type microfiltratie, ultrafiltratie, nanofil-tratie of hyperfiltratie kan zijn.

De membranen kunnen capillair of tubulair zijn met 5 een diameter van 1-15 mm.

Het water/luchtverdelingssysteem volgens uitvinding is bijzonder geschikt voor buisvormige membranen, waarbij met lucht en water tegelijkertijd wordt langsgespoeld om het mem-braanoppervlak hydraulisch te reinigen.

10 Een dergelijk verdeelsysteem is onontbeerlijk geble ken bij opschaling van membraanelementen van 200 mm diameter naar 400 mm diameter of groter.

Een dergelijke opschaling van membraanmodules levert voordelen op in de zin van lagere investeringskosten , door-15 dat de membranen goedkoper worden tengevolge van een efficiënt productieproces, waarbij minder elementen nodig zijn en dus minder aansluitingen, minder leidingen, waarbij bovendien volstaan kan worden met een kleiner gebouwvolume. Afhankelijk van de schaalgrootte van de installatie, kan op 20 de bouwkosten aanzienlijk worden bespaard, bijvoorbeeld 10-20%.

Bovendien leidt een betere water/luchtverdeling tot minder vervuiling van de membranen waardoor een hogere opbrengst bij lager energie/chemicaliën verbruik kan worden ge-25 realiseerd.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening.

Deze tekening stelt een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting voor.

30 In de tekening zijn de onderdelen als volgt aangege ven: 1. inrichting 2. membraanmodule 3. permeaatcollectoren 35 4. verdeelplaat met gaten 5. uiteinde van watertoevoerbuis (11) 6. ontluchtingspijpje 7. bodemplaat onderste eindkap 5 8. opstaande rand aan de binnenzijde van de bodemplaat 9. afdichting van de permeaatcollectoren (3) 10. standaardkoppeling 5 11. watertoevoerbuis 12. gastoevoer in de toevoerleiding 13. afzonderlijke afvoer permeaatcollectoren (3) 14. concentraatafvoerleiding 15. toevoerleiding voeding membraanmodule 10 16. eindkap aan de bovenzijde 17. eindkap aan de onderzijde

De inrichting (1) voor het zuiveren van water is volgens de uitvinding voorzien van verticaal opgestelde mem-15 braanmodule (2), welke membraanmodule gewoonlijk een diameter heeft van ca. 600 mm. en een lengte van 3 m., waarin zich 5,2 mm. membraantubulairen bevinden.

De membraanmodule (2) is opgenomen in de inrichting tussen eindkappen (16,17) respectievelijk aan de boven- en 20 onderzijde, die door middel van standaardkoppelingen (10) zijn verbonden met de verticaal opgestelde membraanmodule (2) .

De membraanmodule (2) is aangesloten op een watertoevoerbuis (11) voor het te zuiveren water.

25 Het water doorloopt de membraanmodule (2) in op waartse richting, waarbij het permeaat terechtkomt in de permeaatcollectoren (3), die zijn voorzien van een afdichting (9) .

Het permeaat verlaat de inrichting (1) via de perme-30 aatafvoer (13), terwijl het bij dit zuiveringsproces gevormde concentraat de inrichting via afvoerleiding (14) verlaat.

Opgemerkt wordt dat de zuivering ook in omgekeerde richting kan plaatsvinden in de inrichting (1) volgens de uitvinding, waarbij het te zuiveren water via toevoerleiding 35 (15) en eindkap (16) aan de membraanmodule (2) wordt toege voerd, waarbij het gevormde permeaat en concentraat respectievelijk via permeaatafvoer (13) en concentraatafvoer (14) de inrichting (1) verlaten.

10 - q 6

Voor een betere werking van de inrichting is deze uitgerust met een water/luchtverdeelplaat (4), die is voorzien van openingen, welke water/luchtverdeelplaat (4) in de eindkap (17) is opgenomen tussen de watertoevoerbuis (11) en 5 de membraanmodule (2) .

Het is gunstig dat de watertoevoerbuis (11) uitmondt tegen de bodemplaat (7), waardoor een betere verdeling van het toe te voeren water plaatsvindt.

Het is ook gunstig wanneer de binnenzijde van de bo-10 demplaat (7) is voorzien van een cirkelvormige, opstaande rand (8), die in het algemeen een hoogte heeft van ca. 10 mm.

Bij een gunstige uitvoeringsvorm bevat de verdeel-plaat (4) ongeveer 300 gaten met een diameter van 8 mm.

Gunstig is wanneer de diameter van de permeaatcol-15 lectoren (3) in de membraanmodule (2) ca. 40 mm. is.

Opgemerkt wordt dat de permeaatcollectoren (3) geperforeerd zijn tussen de membraantubulairen, maar zij zijn dicht in de doorgang door de bovenste en onderste eindkap (16, 17), zodat het concentraat en voeding niet terug kunnen 20 stromen in de permeaatcollectoren (3).

Bij de "forwardflush" wordt het vrijkomend concentraat afgevoerd via de concentraatafvoer (14).

Het is verder gunstig wanneer op de watertoevoerbuis (11) een ontluchtingspijpje (6) is aangebracht voor het ont-25 luchten van de toevoer, welk ontluchtingspijpje (6) doorgaans een diameter heeft van 5 mm. In de toevoerleiding voor water kan men gas inbrengen op de door verwijzingscijfer 12 weergegeven locatie.

Het is voordelig wanneer de diameter van de openin-30 gen in de verdeelplaat (4) gelijk of groter zijn dan de diameter van de membraancapillairen/tubulairen.

De verdeling van het toegevoerde water wordt nog verder bevorderd door de openingen in de verdeelplaat (4) te voorzien van flappen dan wel van standaard filternozzles.

35 De membraanmodules (2) zijn bij voorkeur van het ty pe microfiltratie, ultrafiltratie, nanofiltratie of hyperfil-tratie.

Claims (10)

1. Inrichting (1) voor het zuiveren van water, met het kenmerk, dat de inrichting (1) is voorzien van eindkappen (16,17) respectievelijk aan de boven- en onderzijde, die door middel van standaardkoppeling (10) is verbonden met een 5 verticaal opgestelde membraanmodule (2) van het type capillair/tubulair, die aan de onderzijde is aangesloten op een watertoevoerbuis (11) voor het te zuiveren water, dat de membraanmodule (2) doorloopt en waarbij het permeaat terechtkomt in de permeaatcollectoren (3), die zijn voorzien 10 van een afdichting (9) en via permeaatafvoer (13) de inrichting (1) verlaat, en het concentraat via de afvoerleiding (14) wordt afgevoerd, waarbij bovendien de zuivering in omgekeerde richting kan plaatsvinden door het te zuiveren water toe te voeren via de toevoerleiding (15).

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat boven in de eindkap (17) tussen de watertoevoerbuis (11) en de membraanmodule (2) een water/luchtverdeelplaat (4), voorzien van openingen, is aangebracht.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het 20 kenmerk, dat de watertoevoerbuis (11) uitmondt tegen de bodemplaat (7) via uiteinde (5).

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de binnenzijde van de bodemplaat (7) is voorzien van een cirkelvormige, opstaande rand (8).

5. Inrichting volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat aan de bovenzijde van de watertoevoerbuis (11) een ontluchtingspijpje (6) is aangebracht.

6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de verdeelplaat (4) is uitgevoerd 30 als een vlakke plaat met openingen, welke een diameter hebben gelijk of groter dan de diameter van de membraancapillairen/tubulairen.

7. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de openingen zijn voorzien van 35 flappen.

8. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de verdeelplaat (4) is voorzien van standaard filternozzles.

9. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies 5 1-8, met het kenmerk, dat de watertoevoerbuis (11) is voorzien van een gastoevoer (12).

10. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies 1-9, met het kenmerk, dat de membraanmodule (2) van het type microfiltratie, ultrafiltratie, nanofiltratie of 10 hyperfiltratie zijn.