NL1020374C2

NL1020374C2 - Inrichting voor het reinigen van een vloeibaar medium.

Info

Publication number: NL1020374C2
Application number: NL1020374A
Authority: NL
Inventors: Jacob Wessels; Cornelis Hendri Steur
Original assignee: Memfis B V
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-10-14
Also published as: WO2003086987A1; AU2003230451A1

Description

5 I >

INRICHTING VOOR HET REINIGEN VAN EEN VLOEIBAAR MEDIUM

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het reinigen van een vloeibaar medium (hierna ook wel aangeduid met "medium"), omvattende 10 - een tank voorzien van het medium; - in het medium ondergedompelde filtermembranen, waarbij de filtermembranen permeaatzijden bevatten die slechts via de filtermembranen met het medium in vloeistofcontact 15 staan; en - een luchttoevoer voor het onderaan de filtermembranen toevoeren van lucht ter voorkoming van vervuiling van de filtermembranen.

20

Het vloeibare medium is bij voorkeur, doch niet uitsluitend, afvalwater.

Een dergelijke inrichting is algemeen bekend, bijvoorbeeld 25 ter reiniging van afvalwater als vloeibaar medium. De bekende inrichting wordt in de praktijk veelal in combinatie met een zogenaamde bioreactor toegepast teneinde bijvoorbeeld het ammoniak- en stikstofgehalte in het afvalwater te reduceren. Van een gemeente, een industriële onderneming of een 30 landbouwbedrijf afkomstig afvalwater wordt in zo'n geval eerst aan de bioreactor toegevoerd, waarbij daarin aanwezige micro-organismen, zoals bacteriën, schimmels, algen en protozoën, zorg dragen voor het verwijderen van ammoniak uit het afvalwater middels alternerende nitrificatie en t Ü L - J - ' V: 2 denitrificatie van het afvalwater. Tijdens nitrificatie wordt ammoniak omgezet in nitriet dat op zijn beurt wordt omgezet in nitraat, terwijl gedurende denitrificatie nitraat wordt omgezet in stikstof. Hierbij is telkens een zuurstofrijk 5 ("aëroob") milieu vereist, terwijl anoxische condities nodig zijn om de groei van de micro-organismen te bevorderen. Na denitrificatie verlaat vrijkomend stikstof de bioreactor en komt in de atmosfeer terecht, terwijl resterend ammoniak wederom nitrificatie- en denitrificatie ondergaat. Deze 10 alternerende nitrificatie- en denitrificatiecyclus leidt ertoe dat stikstof continue het afvalwater verlaat, hetgeen resulteert in een verlaging van het totale stikstof- en ammoniakgehalte in het afvalwater. De micro-organismen kunnen tegelijkertijd dienen ter afbreking van organische 15 afvalstoffen in het afvalwater. Zoals gezegd, wordt de inrichting in de praktijk dikwijls achter de bioreactor geschakeld, waarbij het door de bioreactor gereinigde afvalwater vervolgens aan de inrichting wordt toegevoerd. De in de tank gevuld met afvalwater aangebrachte filtermembranen 20 bevatten een microporeus filteroppervlak waardoorheen gefilterd permeaat in de vorm van schoon water stroomt en door de pomp verder wordt getransporteerd. De door de filtermembranen tegengehouden micro-organismen en vaste afvalstoffen blijven in de tank van de inrichting achter om 25 vervolgens weer aan de bioreactor te worden toegevoerd. Om te voorkomen dat vaste afvalstoffen de poriën van het microporeuze filteroppervlak van de filtermembranen verstoppen, is de bekende inrichting uitgerust met een luchttoevoer voor het onderaan de filtermembranen continu 30 toevoeren van lucht.

Een bezwaar van de bekende inrichting is dat de continue beluchting van de filtermembranen vanuit economisch oogpunt 3 bezien onacceptabel veel energie kost. Niettemin is beluchting noodzakelijk om de aangegeven verstopping van het filteroppervlak van de filtermembranen te voorkomen.

5 Het is het doel van de uitvinding dit bezwaar van de stand van de techniek te ondervangen en daartoe heeft een inrichting van de in de aanhef vermelde soort volgens de uitvinding als bijzonderheid dat de luchttoevoer lucht discontinu onderaan de filtermembranen kan toevoeren. Bij 10 voorkeur is sprake dat de luchttoevoer luchtpulsen onderaan de filtermembranen kan toevoeren. Uit experimenten is verrassenderwijs gebleken dat het regelmatig toevoeren van korte luchtpulsen een sterk reinigend effect heeft.

15 In een voorkeursuitvoeringsvorm van een inrichting overeenkomstig de uitvinding kan de luchttoevoer lucht toevoeren aan een toevoer voor het medium onderaan de filtermembranen. Met andere woorden, door de luchttoevoer buiten de tank reeds op de toevoer voor het medium aan te 20 sluiten, wordt een ingewikkelde constructie met een afzonderlijke tot in de tank reikende luchttoevoer voorkomen. Voorts geeft het aan de tank toe te voeren vloeibare medium de daaraan toegevoerde lucht(puls) al een zekere stroomsnelheid.

25

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding is de toevoer voor het medium ringvormig en monden uitstroomopeningen daarvan onderaan tussen aangrenzende filtermembranen uit. Hierdoor is er 30 sprake van een gelijkmatige en exact gepositioneerde beluchting van de filtermembranen. Een nog verdere verbetering van deze beluchting wordt gerealiseerd door de 4 uitstroomopeningen radiaal te richten ten opzichte van de radius van de pijpvormige mediumtoevoer.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van een inrichting 5 overeenkomstig de uitvinding is voorzien in middelen om gefilterd permeaat naar de filtermembranen terug te leiden.

In het bijzonder is daarbij sprake van een kleppensysteem om het gefilterd permeaat terug te voeren. In een andere voorkeursvariant is sprake van een pomp aan de permeaatzijden 10 van de filtermembranen voor het oppompen van gefilterd permeaat vanuit de filtermembranen, waarbij de pomp het gefilterde permeaat naar de filtermembranen kan terugpompen, bijvoorbeeld door omkering van de pomprichting. Uit experimenten is verrassenderwijs gebleken dat dit zogenaamde 15 "backpulsen", al dan niet in combinatie met de onderhavige discontinue beluchting, een grondige reiniging van het poreuze filteroppervlak van de filtermembranen bewerkstelligt. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van een inrichting 2 volgens de uitvinding zijn de filtermembranen op een 3 onderlinge afstand van minder dan 7 mm, bij voorkeur minder 4 dan 6 mm aangebracht. Niet alleen heeft dit als voordeel dat 5 de tank per volume-eenheid daarvan een groter aantal 6 filtermembranen bevat dan bij de stand van de techniek, 7 hetgeen een efficiëntere reiniging van het vloeibare medium 8 tot gevolg heeft, doch tevens dat de stroomsnelheid van het 9 medium tussen de filtermembranen toeneemt met als gevolg een 10 sterkere reiniging van het poreuze filteroppervlak van de 11 filtermembranen. In het bijzonder is dit laatste het geval indien het afvalwater met een stroomsnelheid inliggend tussen 0,2 m/s en 2 m/s onderaan de filtermembranen wordt toegevoerd.

5

Uitdrukkelijk wordt opgemerkt dat elke technische bijzonderheid (kenmerk) van de onderhavige inrichting, zoals hierboven aangeduid, ook afzonderlijk, dat wil zeggen niet noodzakelijkerwijs in combinatie met een of meer andere 5 bijzonderheden (kenmerken) daarvan, kan worden toegepast en het onderwerp kan vormen van een eventuele afgesplitste octrooiaanvrage.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van een inrichting 10 overeenkomstig de uitvinding is deze verbonden met een reservoir met biomassa (dat wil zeggen een bioreactor), waarbij door de biomassa vooraf gereinigd vloeibaar medium aan de inrichting kan worden toegevoerd.

15 De.uitvinding refereert eveneens aan een werkwijze voor het reinigen van een vloeibaar medium, waarbij gebruik wordt gemaakt van - een tank voorzien van het medium; 20 - in het medium ondergedompelde filtermembranen, waarbij de filtermembranen permeaatzijden bevatten die slechts via de filtermembranen met het medium in vloeistofcontact staan; en 25 - een luchttoevoer voor het onderaan de filtermembranen toevoeren van lucht ter voorkoming van vervuiling van de filtermembranen, met als bijzonderheid dat lucht met behulp van de luchttoevoer discontinu onderaan de 30 filtermembranen wordt toegevoerd.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van in een tekening weergegeven figuren, waarin figuur 1 schematisch 6 een achter een bioreactor geschakelde inrichting volgens de uitvinding toont en figuur 2 de inrichting van figuur 1 gedeeltelijk opengewerkt schematisch en in perspectief weergeeft.

5

In figuur 1 onderscheidt men een bioreactor 1 waarin afvalwater aan een biomassa met bacteriën, schimmels, algen en protozoën is toegevoerd, alsmede een daarachter gemonteerde inrichting 2 overeenkomstig de uitvinding. Deze 10 inrichting 2 bestaat uit een tank 3 en een daarin aangebrachte afzonderlijke cassette met plaatvormige filtermembranen 4. Van de bioreactor 1 afkomstig vooraf gereinigd afvalwater wordt via een toevoerleiding 5 met behulp van een daarin aangebrachte pomp 6 onderaan de tank 3 15 toegevoerd. De filtermembranen 4 zijn in het afvalwater van de tank 3 ondergedompeld. Een buiten de tank 3 opgestelde pomp 7 zorgt voor een over de filtermembranen 4 gecreëerde druk en zuigt als het ware in de tank 3 aanwezig afvalwater door de microporiën in het filteroppervlak van de 20 filtermembranen 4 naar buiten. De pomp 7 gelegen aan de permeaatzijden van de filtermembranen 4 pompt derhalve het gefilterde permeaat uit de filtermembranen 4 op, waarbij biomassa en vast afval in de tank 3 achterblijven en weer aan de bioreactor 1 worden toegevoerd (zie pijl 8). Om 25 verstopping van de eerdergenoemde microporiën van de filtermembranen 4 tengevolge van dit vaste afval te voorkomen kan de pomp 7 gefilterd permeaat naar de filtermembranen 4 terugpompen ("backpulsen") en/of kunnen luchtpulsen onderaan de tank 3 worden toegevoerd. Hiertoe is een 30 luchttoevoerleiding 9 aan de toevoerleiding 5 van het afvalwater gekoppeld. Een pomp 10 in de toevoerleiding 9 zorgt tevens voor toevoer van lucht onderaan de bioreactor 1.

7

In figuur 2 zijn delen die met die van figuur 1 corresponderen met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid. De plaatvormige filtermembranen 4 zijn op een geringe onderlinge afstand van minder dan 6 mm gemonteerd in een frame met 5 stangen 11 waarvan bovenste stangen 11' en onderste stangen 11'' tevens als afvoerkanalen (met een afvoer 12' respectievelijk 12'')voor gefilterd permeaat dienst doen. De toevoerleiding 5 van het afvalwater is aangesloten op een onderin de tank 3 zich bevindende ringvormige leiding 13 10 waarvan uitstroomopeningen 14 onderaan tussen aangrenzende filtermembranen 4 uitmonden. Dit maakt het mogelijk om zowel het te filteren afvalwater als de luchtpulsen gelijkmatig en exact gepositioneerd tussen de filtermembranen 4 van onderaf aan te brengen.

15

Opgemerkt wordt dat de uitvinding zich niet beperkt tot de hier beschreven uitvoeringsvorm, doch zich tevens uitstrekt tot andere varianten vallend binnen het bereik van de aangehechte conclusies.

20

Claims

1. Inrichting voor het reinigen van een vloeibaar medium, 5 omvattende — een tank voorzien van het medium; — in het medium ondergedompelde filtermembranen, 10 waarbij de filtermembranen permeaatzijden bevatten die slechts via de filtermembranen met het medium in vloeistofcontact staan; en — een luchttoevoer voor het onderaan de filtermembranen 15 toevoeren van lucht ter voorkoming van vervuiling van de filtermembranen, met het kenmerk dat de luchttoevoer lucht discontinu onderaan de filtermembranen kan toevoeren.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de luchttoevoer luchtpulsen onderaan de filtermembranen kan toevoeren.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de luchttoevoer lucht kan toevoeren aan een mediumtoevoer 25 onderaan de filtermembranen.

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij de mediumtoevoer ringvormig is en waarbij uitstroomopeningen daarvan onderaan tussen aangrenzende filtermembranen uitmonden. 30

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarbij de uitstroomopeningen radiaal zijn gericht.

6. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies 1 tot en met 5, waarbij is voorzien in middelen om gefilterd permeaat naar de filtermembranen terug te voeren.

7. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies 1 tot en met 6, waarbij de filtermembranen op een onderlinge afstand van minder dan 7 mm, bij voorkeur minder dan 6 mm zijn aangebracht.

8. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij het afvalwater met een stroomsnelheid inliggend tussen 0,2 m/s en 2 m/s onderaan de filtermembranen kan worden toegevoerd.

9. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies 1 tot en 15 met 8, waarbij deze is verbonden met een reservoir met biomassa en. waarbij door de biomassa vooraf gereinigd vloeibaar medium aan de inrichting kan worden toegevoerd.

10. Werkwijze voor het reinigen van een vloeibaar medium, 20 waarbij gebruik wordt gemaakt van een tank voorzien van het medium; - in het medium ondergedompelde filtermembranen, 25 waarbij de filtermembranen permeaatzijden bevatten die slechts via de filtermembranen met het medium in vloeistofcontact staan; en - een luchttoevoer voor het onderaan de filtermembranen 30 toevoeren van lucht ter voorkoming van vervuiling van de filtermembranen, met het kenmerk dat lucht met behulp van de luchttoevoer discontinu onderaan de filtermembranen wordt toegevoerd. r """