NL1027050C2

NL1027050C2 - Werkwijze voor het filtreren van een fluïdum.

Info

Publication number: NL1027050C2
Application number: NL1027050A
Authority: NL
Inventors: Bastiaan Blankert; Matthias Wessling; Harry Futselaar; Bernardus Henricus Loui Betlem
Original assignee: Norit Membraan Tech Bv
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2006-03-20
Also published as: EP1791616A1; ZA200702196B; KR20070083675A; JP2008513198A; CA2580425A1; US7611634B2; CA2580425C; CN101048213A; EP1791616B1; AU2005285597B2; JP4908417B2; WO2006031099A1; AU2005285597A1; ES2386448T3; CN100548432C; KR100922140B1; US20070241058A1

Description

Werkwijze voor het filtreren van een fluïdum

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het filtreren van een fluïdum, in het bijzonder op een werkwijze voor het verkrijgen van een toestandskenmerk en een verandering daarin van een te 5 filtreren fluïdum en een filtermedium, met name op een werkwijze voor het karakteriseren van een vervuilingstoestand en een verandering daarin van een te filtreren fluïdum en een filtermedium. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze waarmee een toestandskenmerk en een 10 verandering daarin kan worden verkregen van een filtermedium en het te filtreren fluïdum. Met de term filtermedium wordt in het kader van deze uitvinding zowel het (schone) filter als de op het filter gevormde filterkoek en de combinatie van die twee bedoeld, tenzij specifiek anders is aangeduid.

15 Hierna zal slechts worden verwezen naar specifieke onderdelen van filtratieprocessen, in het bijzonder naar de eigenschappen van een filterkoek en van een te filtreren fluïdum, alsmede naar veranderingen van de eigenschappen daarvan. De uitvinding is echter op geen enkele mate beperkt 20 tot deze, slechts als voorbeeld dienende uitvoeringsvormen.

Het is in de techniek algemeen bekend om fluïda te filtreren, teneinde verontreinigingen daaruit te verwijderen. Wanneer een fluïdum wordt gefiltreerd teneinde de verontreinigingen daaruit te verwijderen, zal een filter 25 worden toegepast waarop een deel van de verontreinigingen in de vorm van een filterkoek achterblijft. Afhankelijk van de aard van het afgefiltreerde materiaal, kan deze filterkoek in grote mate variëren, deze kan bijvoorbeeld een samendrukbare, een niet samendrukbare, of een dichter te pakken filterkoek 30 zijn. Ook kan het afgefiltreerde materiaal de poriën van het filter in grotere of mindere mate verstoppen of bijvoorbeeld worden geadsorbeerd aan het filtermateriaal.

Wanneer de filterkoek een bepaalde dikte heeft bereikt, zal de filterkoek in het algemeen moeten worden 35 verwijderd. De wijze van filtratie en van verwijdering van de 1027050 2 filterkoek hangt o.a. af van de aard van het filtermedium, waaronder de aard van de filterkoek. Het is derhalve gewenst om de aard van de vervuilingstoestand van het filtermedium en de aard van de filterkoek, de vervuilingstoestand van het 5 filter en de vervuilingseigenschappen van het te filtreren fluïdum te kennen, met als doel uit een dergelijke momentane toestand en bijbehorende, in de tijd voorkomende veranderingen in die toestand, te komen tot het besturen, modelleren en optimaliseren van belangrijke onderdelen van 10 het filtratieproces, waaronder: - het producerende gedeelte; - het hydraulische/mechanische reinigingsgedeelte (bijvoorbeeld de terugspoeling); en - het chemische reinigingsgedeelte.

15 Zowel het materiaal als de vorm van het filter hebben invloed op een te verkrijgen toestandskenmerk van het filtermedium tijdens een filtratieproces. Met name geldt dit voor de geometrie, bijvoorbeeld de diameter van het filter, om verstopping te voorkomen, en de samenstelling van het 20 materiaal, om adsorptie te voorkomen.

In de techniek wordt een reiniging van een filter in het algemeen volgens een standaardprocedure uitgevoerd. Wanneer een filterkoek een bepaalde dikte heeft bereikt, of wanneer de drijvende kracht een bepaalde waarde overstijgt, 25 of na een vantevoren ingesteld tijdsinterval kan de filterkoek worden verwijderd, door bijvoorbeeld terugspoelen of langsspoelen, eventueel in combinatie met chemicaliën, met hetzelfde te filtreren fluïdum, het gefiltreerde fluïdum en/of combinaties van deze en andere fluïda (bijvoorbeeld een 30 gas of een vaste stof). Hierbij wordt echter geen rekening gehouden met de toestand van het f iltermedium, met name met de aard van de filterkoek.

Er is derhalve behoefte aan een werkwijze waarmee de toestand, en de verandering daarin, van het filtermedium, 35 dat wil zeggen de toestand van het filter en de filterkoek, eenvoudig kan worden bepaald. Met name bestaat de behoefte aan een dergelijke werkwijze in combinatie met een reiniging van een filter, met als doel uit êen dergelijke momentane 1027050 3 toestand en bijbehorende, in de tijd voorkomende veranderingen in die toestand, te komen tot het besturen, modelleren en optimaliseren van belangrijke onderdelen van het filtratieproces, zoals hierboven genoemd.

5 De uitvinding heeft nu tot doel een verbeterde werkwijze te verschaffen waarmee een toestandskenmerk en een verandering daarin, van een filtratieproces (hiermee wordt bedoeld kenmerken van zowel het filtermedium als het te filtreren fluïdum en de daarin aanwezige verontreinigingen) 10 eenvoudig kan worden verkregen. Met name heeft de uitvinding tot doel een werkwijze te verschaffen waarmee een vervuilingstoestand en een verandering daarin van een filtratieproces kan worden gekarakteriseerd.

Het is tevens een doel van de uitvinding om een 15 werkwijze te verschaffen waarmee zowel de vervuilingstoestand van een filtratieproces kan worden gekarakteriseerd als de hoeveelheid vervuiling kan worden afgeleid. In het algemeen heeft de uitvinding tot doel een verbeterde werkwijze te verschaffen van de in de aanhef genoemde soort, met als doel 20 te komen tot de hiervoor genoemde mogelijkheden betreffende het besturen, modelleren en optimaliseren van het filtratieproces. Tevens wordt beoogd om uit de verkregen gegevens ontwerpgegevens en procesgegevens te verkrijgen om op basis daarvan te komen tot: 25 - het aanpassen van de eigenschappen van het fluïdum door bijvoorbeeld fysische of chemische bewerkingsstappen (zoals verwarming / afkoeling, verdunning, vlokvorming, voorfiltratie, enzovoorts); - het kiezen van de juiste geometrie en samenstelling van het 30 filtermedium (bijvoorbeeld de diameter van het filter om verstopping te voorkomen, en materiaalkeuze om bijvoorbeeld adsorptie te voorkomen); - het kiezen van de juiste hydraulische/mechanische reinigingsmethoden; 35 - het kiezen van de juiste chemische reinigingsmethoden; - het kunnen inschatten van de capaciteit van het filtratieproces (omdat de mate van irreversibiliteit van de 1027050 4 vervuilingstoestand bekend wordt of bepaald kan worden uit de te verkrijgen gegevens); - het verkrijgen van gegevens met betrekking tot de scheidingskwaliteit van het filtratieproces (omdat het 5 verouderingsproces van het filtermedium bekend is of berekend kan worden, en derhalve de levensduur van het filtermedium). Hiermee komt bovendien informatie beschikbaar voor het ontwerp en het bedrijven van een filtratie-installatie.

Ter verkrijging van ten minste één van de hiervoor 10 genoemde doelen verschaft de uitvinding een werkwijze zoals hiervoor genoemd, welke wordt gekenmerkt doordat deze de stappen omvat van: a) het filtreren van een vervuild fluïdum ter verwijdering van verontreinigingen uit het 15 fluïdum,.die op een filter achterblijven in de vorm van een filterkoek, b) het vervolgens door het filtermedium voeren van een in hoofdzaak niet-vervuilend fluïdum, bij: I. een variërende flux, waarbij de drijvende 20 kracht wordt gemeten, of II. een variërende drijvende kracht, waarbij de flux wordt gemeten, c) het vergelijken van: I. de gemeten waarden van de drijvende kracht met bijbehorende flux, of II. de 25 gemeten waarde van de flux met de bijbehorende drijvende kracht, met ten minste een standaardset van gegevens, en d) het op basis van de vergelijking uit stap c) karakteriseren van een toestandskenmerk, of een 30 verandering daarin, van het filtratieproces (bijvoorbeeld het te filtreren fluïdum of het filtermedium).

Met de werkwijze volgens de uitvinding is het zeer eenvoudig mogelijk een toestandskenmerk van een 35 filtratieproces te verkrijgen. Met name is het hiermee mogelijk een vervuilingskenmerk, en een vérandering daarin, van het filtratieproces te verkrijgen. Omdat in hoofdzaak een niet vervuild fluïdum door.de filterkoek en het filter wordt 1027050 5 gevoerd, zal gedurende de karakterisering geen verdere verandering van de filterkoek plaatsvinden.

In de werkwijze volgens de uitvinding is het tevens mogelijk om de hoeveelheid en aard van het afgezette 5 materiaal te bepalen. Dit levert een voordeel op ten opzichte van bekende methoden om de hoeveelheid van het afgezette materiaal te bepalen. Volgens andere methoden is het namelijk ofwel noodzakelijk extra meetapparatuur aan te brengen dan wel de filterkoek fysiek te veranderen om het dikteverloop 10 ervan te meten. Met de uitvinding kan door het meten van de drijvende kracht over en de flux door het filter heen de gemiddelde dikte van de filterkoek, en het verloop ervan, worden bepaald.

Met de uit de techniek bekende werkwijzen wordt niet 15 het voordeel verkregen volgens de onderhavige uitvinding. Het is in de techniek reeds bekend om het verloop van de drijvende kracht tijdens de filtratiewerkwijze te monitoren en, op basis van de gemeten waarde van de drijvende kracht een reinigingsstap te initiëren. Echter, door slechts de 20 drijvende kracht te meten, wordt geen duidelijkheid verschaft over de aard van de vervuiling. In dat opzicht verschaft de uitvinding derhalve een aanzienlijke verbetering en een groot voordeel. Het is nu bekend om op basis van de eigenschappen van het fluïdum, de aard van de vervuiling en de toestand van 25 het filtermedium een gerichte reinigingsstap uit te voeren.

In de onderhavige beschrijving wordt met de termen " niet vervuild fluïdum" of " niet vervuilend fluïdum" , die door elkaar worden gebruikt, bedoeld dat er gedurende de werkwijze voor het karakteriseren van de toestand van het 30 filtratieproces in hoofdzaak geen vervuiling plaatsvindt. Dit betekent dat de variatie in de flux veel sneller dient te zijn dan de opbouw van de vervuiling, in welk geval de karakterisering zelfs zou kunnen geschieden met dezelfde voeding als die welke bij de filtratie wordt gereinigd.

35 Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding worden goede resultaten verkregen wanneer gedurende stap b) het in hoofdzaak niet vervuilde fluïdum in de filtratierichting door het filtermedium wordt gevoerd.

1027050 6

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding worden verder met name goede resultaten verkregen wanneer gedurende stap b) het in hoofdzaak niet vervuilde fluïdum geschikt is wanneer gedurende stap b) het in 5 hoofdzaak niet vervuilde fluïdum tegengesteld aan de filtratierichting door de filterkoek wordt gevoerd.

In elk geval wordt er de voorkeur aan gegeven dat de verdere toename van de mate van verontreiniging van het filter tijdens de karakterisering maximaal 10% is van de 10 reeds aanwezige verontreiniging, bij voorkeur maximaal 5%, met meer voorkeur maximaal 2%, met nog meer voorkeur maximaal 1% en met de meeste voorkeur maximaal 0,5%. Deze verdere toename in de mate van verontreiniging is volgens een voorkeursuitvoeringsvorm uitgedrukt in de drijvende kracht, 15 welke wordt gemeten bij een vooraf te bepalen flux.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de standaardset ten minste één set gekozen uit: in hoofdzaak constante waarden van de flux bij variërende waarden van de drijvende kracht; in hoofdzaak 20 constante waarden van de drijvende kracht bij variërende waarden van de flux; en toenemende of afnemende waarde van de drijvende kracht bij toenemende respektievelijk afnemende waarden van de flux, en waarbij elk van deze sets een vervuilingskenmerk weergeeft. Met dergelijke sets wordt een 25 afdoende beschrijving van mogelijke soorten vervui1ings toestanden beschreven.

Volgens een andere uitvoeringsvorm wordt de standaardset gevormd door een set parameters van een model dat de relatie beschrijft tussen de drijvende kracht en de 30 flux. Ook hiermede wordt bij een bepaalde waarde van een flux door vergelijking van de gemeten waarde met een standaard set meetgegevens, een geschikte aanduiding verkregen van de eigenschappen van het fluïdum, de aard van de vervuiling, en de toestand van het filtermedium.

35 De karakterisering wordt bij voorkeur gekozen uit ten minste één van samendrukbare filterkoek en niet samendrukbare filterkoek. Op basis van een dergelijke karakterisering kan een geschikte methode voor het besturen, 1027050 7 modelleren en optimaliseren van het filtratieproces worden gekozen.

Volgens een geschikte verdere ontwikkeling van de uitvinding wordt, nadat stap d) volgens de uitvinding is 5 uitgevoerd, e) een reinigingsbewerking van het filter uitgevoerd teneinde de filterkoek in hoofdzaak te verwijderen, f) waarna de stappen b) en c) worden uitgevoerd, 10 teneinde de gemodificeerde toestand na de reinigingsbewerking te karakteriseren. Indien daaruit blijkt dat de reinigingsbewerking niet adequaat is uitgevoerd, kunnen opnieuw de stappen e) t/m f) worden herhaald. Daardoor kan worden bepaald of de filterinrichting adequaat kan worden 15 gereinigd danwel hoe de filterinrichting adequaat gereinigd zou kunnen worden (namelijk door vergelijking met een standaardset gegevens).

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm wordt de standaardset gegevens verkregen uit een karakterisering 20 van een niet vervuild filter, bijvoorbeeld een nieuw filter, met niet vervuild fluïdum. Bij voorkeur is het fluïdum dat voor het bepalen van de standaardgegevens wordt gebruikt hetzelfde als het fluïdum dat voor de karakterisering wordt gebruikt.

25 De uitvinding heeft derhalve tevens betrekking op een werkwijze voor het verkrijgen van een standaardset meetgegevens van een nieuw filter, geschikt voor toepassing in een werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, omvattende het door een niet-vervuild filter voeren van in 30 hoofdzaak niet-verontreinigd fluïdum, bij: I. een variërende flux waarbij de drijvende kracht wordt gemeten, of II. een variërende drijvende kracht waarbij de flux wordt gemeten, 35 en het opslaan van de waarden van de drijvende kracht en de bijbehorende flux in een standaardset gegevens.

Hoewel de uitvinding niet is beperkt tot een bepaalde soort filtratiemodus, heeft het de voorkeur dat de 1027050 8 filtratiestappen in dead-end modus worden uitgevoerd.

Daardoor kan een nauwkeurige bepaling van de relatie tussen de drijvende kracht en flux worden bepaald. Echter, een specialist op het gebied van filtratie zal bekend zijn met 5 het feit dat een dergelijk proces onder goed gedefinieerde omstandigheden ook kan worden uitgevoerd in cross-flow modus of in een combinatie van beide, een zogenoemde semi-dead end modus.

Tijdens het uitvoeren van deze werkwijze wordt er 10 de voorkeur aan gegeven om andere (fysische) eigenschappen van het medium te bepalen, zoals bijvoorbeeld de temperatuur voor de bepaling van de viscositeit, · de turbiditeit, de deeltjesgrootteverdeling, de concentratie, de geleidbaarheid, en dergelijke. De specifieke, overige te meten eigenschappen 15 zijn afhankelijk van het te gebruiken model voor het filtratieproces, waarin de weerstand tevens expliciet is gespecificeerd (zoals de Wet van Darcy voor zogenoemde koeklaagfiltratie). Door tevens te vergelijken met de weerstand van een schoon filter met een niet-vervuild 20 fluïdum, kan de bijdrage van de vervuiling aan de weerstand worden afgeleid. Op basis daarvan is het mogelijk om de hoeveelheid vervuiling te berekenen.

Volgens de uitvinding wordt, bijvoorbeeld, bij verschillende waarden van de flux van in hoofdzaak niet-25 vervuild fluïdum door het vervuilde filtermedium (d.w.z. het filter en de filterkoek) een grafiek verkregen waarin het verloop van de drijvende kracht ten opzichte van de flux wordt verkregen. Door de vorm van deze grafiek kan de aard van de vervuiling worden bepaald. Dit zal hierna nader worden 30 uitgelegd.

In fig. 1 wordt een curve getoond van een gemeten weerstand door een filterkoek, uitgezet tegen een variabele die evenredig is met een hoeveelheid afgefiltreerd materiaal. In dit geval werd oppervlaktewater gefiltreerd. Zoals uit 35 fig. 1 blijkt, kan een dergelijke filtratiecurve worden voorgesteld door een tweede orde-polynoom.

In fig. 2 wordt de filtratiecurve getoond van terugspoelwater uit de industrie. Ook in dit geval lijkt de 1027050 9 filtratiecurve te kunnen worden voorgesteld door een tweede orde-polynoom.

In zekere zin geven de filtratiecurves een in hoofdzaak overeenkomend beeld te zien. Op basis hiervan kan 5 niet worden beoordeeld wat de eigenschappen van het fluïdum en van het filtermedium zijn. Derhalve is het niet mogelijk om op basis hiervan te komen tot een juiste beschrijving, besturing, modellering en optimalisering van het totale filtratieproces.

10 Wanneer volgens de uitvinding een karakterisering van het filtratieproces wordt uitgevoerd, worden de grafieken, zoals getoond in de figuren 3, respectievelijk 4, verkregen. Fig. 3 toont het verloop van de weerstand door de filterkoek, wanneer schoon fluïdum bij verschillende fluxen 15 wordt doorgespoeld. Duidelijk is te zien dat bij een toenemende waarde van de flux de weerstand toeneemt.

In tegenstelling tot fig. 3, toont fig. 4 dat een toenemende waarde van de flux geen toename in de weerstand oplevert.

20 De figuren 3 en 4 tonen derhalve aan dat het gedrag van de filterkoek geheel verschillend is. Hoewel fig. 2 aantoont dat bij toenemende koekvorming de weerstand sterk toeneemt, wordt dit niet veroorzaakt door het samendrukbare of flux-afhankelijke gedrag van de filterkoek, maar door 25 bijvoorbeeld een volume-effect.

De filterkoek die met het oppervlaktewater is verkregen, gaat zich echter anders gedragen bij een hogere waarde van de flux. In het onderhavige geval kan worden geoordeeld dat de filterkoek die met oppervlaktewater is 30 verkregen, en zoals getoond in fig. 1, bij een hogere waarde van de flux wordt samengedrukt. Daardoor neemt de weerstand toe.

In tegenstelling daartoe neemt de weerstand in het geval van het industriële afvalwater niet toe wanneer de flux 35 wordt verhoogd. De filterkoek is in dit geval niet samendrukbaar. In dit voorbeeld kan de toename van de weerstand bijvoorbeeld worden veroorzaakt doordat het 1027050 10 stromingskanaal fysiek wordt opgevuld met afgefiltreerd materiaal uit het fluïdum.

Het fluïdum dat kan worden gebruikt om de karakterisering uit te voeren, kan bijvoorbeeld schone 5 vloeistof zijn. Indien de te reinigen vloeistof slechts weinig verontreinigingen bevat, zal gedurende de korte tijdsperiode dat de karakterisering wordt uitgevoerd, slechts zeer weinig vervuiling aan het filter worden toegevoerd. In dat geval kan het toelaatbaar zijn om de te reinigen 10 vloeistof als fluïdum te gebruiken voor het uitvoeren van de karakterisering. Uiteraard is het ook mogelijk om de te reinigen vloeistof te verdunnen met schone vloeistof of om daar toeslagen of additieven aan toe te voegen die ervoor zorgen dat er geen verdere verontreiniging van de filterkoek 15 plaatsvindt. Uiteraard is het ook mogelijk om reeds gefiltreerd fluïdum uit de filtratiestap te gebruiken voor het uitvoeren van de karakterisering.

In een industriële filtratie-inrichting zullen zeer veel filtratie-eenheden parallel zijn geschakeld.

20 Bijvoorbeeld kan één van deze filtratie-eenheden worden gebruikt voor het uitvoeren van de karakterisering. Deze eenheid kan in dat geval identiek aan de overige filtratie-eenheden zijn uitgevoerd, met dien verstande dat deze geschikt is gemaakt voor het uitvoeren van de 25 karakterisering. Hierbij dient de betreffende filtratie- eenheid te kunnen worden afgesloten van de voeding van het te filtreren fluïdum. In plaats daarvan dient de betreffende filtratie-eenheid gedurende de karakterisering te kunnen worden aangesloten op een toevoer van in hoofdzaak schoon 30 fluïdum. Zulks is uiteraard niet noodzakelijk wanneer ook de karakterisering kan plaatsvinden met de te filtreren vloeistof. Echter, er dienen in elk geval voorzieningen te worden aangebracht om ofwel de flux te kunnen variëren dan wel de drijvende kracht te kunnen variëren. In 35 het algemeen zal het derhalve noodzakelijk zijn dat de betreffende filtratie-eenheid hydraulisch is ontkoppeld van de andere filtratie-eenheden. Een deskundige is eenvoudig in 1027050 11 staat om een dergelijke ontkoppeling te verzorgen, bijvoorbeeld door het geschikt plaatsen van afsluiters.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm is het mogelijk dat de karakterisering niet in dead-end modus maar in cross-5 flow plaatsvindt. Ook de filtratie kan in cross-flow plaatsvinden, terwijl bijvoorbeeld de karakterisering in dead-end modus wordt uitgevoerd. Uiteraard zijn alle andere combinaties mogelijk. De voorkeur wordt echter gegeven aan een uitvoeringsvorm waarbij in elk geval de karakterisering 10 in dead-end modus wordt uitgevoerd.

Zoals hiervoor reeds genoemd, kan door het meten van de drijvende kracht (bijvoorbeeld de transfilterdruk, TMP) de weerstand worden bepaald. In geval van koekfiltratie vindt dit plaats met behulp van de wet van Darcy: 15 r=™L ,i,

nJ

De afkortingen hebben de volgende betekenissen: R = totale weerstand; 20 TMP = drijvende kracht; η = viscositeit; J = flux.

Ten slotte wordt er de voorkeur aan gegeven dat 25 tijdens stap b) tevens de temperatuur van het fluïdum wordt gemeten. Uit de aard van het fluïdum en de gemeten temperatuur kan de viscositeit nauwkeurig worden bepaald. Daardoor is het mogelijk om volgens de wet van Darcy de weerstand te berekenen. Indien geen vervuiling aanwezig is, 30 kan deze wet worden gebruikt om de weerstand van een schoon filter te bepalen. Deze wordt gemeten door de filtratie van schone vloeistof (of een ander gteschikt fluïdum) door het schone filter, bij verscheidene waarden van de flux. Bij het werkzame gebied kan de filterweerstand als volgt worden 35 benaderd: = Rmo (2) 1027050 (3) 12

Of :

De afkortingen hebben de volgende betekenissen: 5 .R„ = filterweerstand; R,^ = flux-onafhankelijk deel van de filterweerstand; B = proportionaliteitsconstante; B' = proportionaliteitsconstante.

10 Wanneer de filterweerstand bekend is, kan een weerstand in een serie-matige benadering worden gebruikt om de weerstand van de vervuiling te bepalen.

R?=~r-RH <4> ψ 15

De afkorting heeft de volgende betekenis:

Rf = momentane filterkoekweerstand.

De weerstand van de vervuiling hangt af van de mate 20 van vervuiling en mogelijk ook van de flux. Dit is hiervoor reeds duidelijk aangetoond. De weerstand wordt derhalve als functie van ofwel de schoonwaterflux uitgetekend of als functie van het gefiltreerde volume per filteroppervlak. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm wordt de filtratie door 25 middel van dead end-filtratie uitgevoerd, en in dat geval is deze variabele direct gerelateerd aan een mate van vervuiling en wordt gedefinieerd door: dw 1F=J (5) 30

De afkortingen hebben de volgende betekenissen: w = vuilvracht; t = tijd.

35 Voor een samendrukbare koeklaag wordt de relatie tussen koeklaagweerstand en drukval over de koeklaag gegeven door een empirische relatie volgens: 1027050 13

Rf =ωα(\ + βΑΡ") (6) waarin geldt: •5 G5 = vuilvracht α = specifieke koeklaag weerstand β = samendrukbaarheidsfactor ΔΡρ = drukval over de koeklaag n = empirische fitfactor 10

De drukval over een koeklaag kan niet direct gemeten worden, maar wel berekend worden uit de gemeten weerstand volgens formule 1.

15 &PF = RpJl] (7)

Vergelijking (6) gesubstitueerd in (7) met n=l voor de meeste toepassingen geeft: 20 ΔΡΡ=ωα([ + β&ΡΡ^η (8)

Bij een samendrukbare koeklaag is de drukval over de koeklaag een functie van de plaats in de koeklaag. Voor een buisvormig filtermedium geeft discretisatie van (8) ±.*ί..αϊ + Ρ?Μ (9) ηJ ar

Oplossing van deze vergelijking en het resultaat invullen in (6) geeft: 30 RF =αωΦ(ΐ+βαωΦ^) waarin volumefactor φ gegeven wordt door: 35 φ=^ί»ίι-—1 (11)

ZmX V, r met r = straal van het filtermedium 1027050 14 X = dikte van de koeklaag

Opgemerkt wordt dat φ uit formule (11) nadert tot 1 voor dunne koeklaag, vlakke membraansystemen en lage 5 volumefracties.

Wanneer de filtratiecurve is bepaald, is de relatie tussen de mate van vervuiling en de weerstand bekend. Deze waarde kan derhalve worden gebruikt om de hoeveelheid vervuiling te berekenen na een reinigingsbewerking, door het 10 meten van de weerstand bij filtratie van een schoon fluïdum door een gereinigd filter.

Zoals eerder beschreven kunnen uit fig. 1 of fig. 2 niet de eigenschappen van de koeklaag worden bepaald; hiervoor is ook fig. 3 of fig. 4 nodig voor het bepalen van 15 de samendrukbaarheid β. Als deze β bekend is, kan de curve uit fig. 1 of fig. 2 gefit worden aan formule (10); hiervoor zijn in de wiskunde verschillende routines bekend, zoals bijvoorbeeld de Simplex methode.

Door het op geregelde tijden uitvoeren van de 20 karakterisering volgens de uitvinding kan de verandering van de toestandskenmerken in het totale filtratieproces worden gevolgd, zodat de veranderingen van de eigenschappen van bijvoorbeeld het te filtreren fluïdum, de aard van de filterkoek en de toestand van het filter kunnen worden 25 gevolgd. Op basis hiervan kan het totale filtratieproces worden beschreven, bestuurd, gemodelleerd en geoptimaliseerd. Bovendien wordt hiermede informatie verkregen hoe de eigenschappen van het fluïdum moeten worden aangepast en over de capaciteit en kwaliteit van het filter zelf.

30 De uitvinding is niet beperkt tot de hiervoor specifiek genoemde uitvoeringsvormen. De uitvinding wordt slechts beperkt door de bijgevoegde conclusies.

1027050

Claims

1. Werkwijze voor het filtreren van een fluïdum, met het kenmerk, dat deze de stappen omvat van: a) het filtreren van een vervuild fluïdum ter verwijdering van verontreinigingen uit het 5 fluïdum, die op een filter achterblijven in de vorm van een filterkoek; b) het vervolgens door de filterkoek en het filter voeren van een in hoofdzaak niet vervuilend fluïdum, bij:

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat gedurende stap b) het in hoofdzaak niet vervuilde fluïdum in de filtratierichting door het filtermedium wordt gevoerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat gedurende stap b) het in hoofdzaak niet vervuilde fluïdum tegengesteld aan de filtratierichting door de filterkoek wordt gevoerd.

4. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande 30 conclusies, met het kenmerk, dat gedurende opvolgende tijdsperioden de stappen a) tot en met d) worden herhaald, en de bij opvolgende tijdsperioden verkregen waarden in stap d) met elkaar worden vergeleken teneinde een verandering in de toestandskenmerk te verkrijgen. 1027050

5. Werkwijze volgens volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de standaardset volgens stap c) is verkregen uit een meting met in hoofdzaak niet vervuild fluïdum van een in hoofdzaak niet verontreinigd 5 filter.

6. Werkwijze volgens volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de standaardset ten minste één set omvat, gekozen uit: in hoofdzaak constante waarden van de flux bij variërende waarden van de drijvende 10 kracht; in hoofdzaak constante waarden van de drijvende kracht bij variërende waarden van de flux; toenemende of afnemende waarde van de drijvende kracht bij toenemende respektievelijk afnemende waarde van de flux, waarbij elk van deze sets een vervuilingskenmerk weergeeft.

7. Werkwijze volgens volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de standaardset wordt gevormd door een set parameters van een model dat de relatie beschrijft tussen de drijvende kracht en de flux.

8. Werkwijze volgens volgens één of meer der 20 voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de 1 karakterisering wordt gekozen uit ten minste één van samendrukbare filterkoek en niet-samendrukbare filterkoek.

9. Werkwijze volgens volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het in hoofdzaak 25 niet vervuilde fluïdum gedurende de stap b) in hoofdzaak geen verdere toename van de mate van verontreiniging van het filter veroorzaakt.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de verdere toename van de mate van verontreiniging van 30 het filter maximaal 10% is van de reeds aanwezige verontreiniging, bij voorkeur maximaal 5%, met meer voorkeur maximaal 2% met nog meer voorkeur maximaal 1% en met de meeste voorkeur maximaal 0,5%.

10 I. een variërende flux, waarbij de drijvende kracht wordt gemeten, of II. een variërende drijvende kracht, waarbij de flux wordt gemeten; c) het vergelijken van I. de gemeten waarden van de 15 drijvende kracht met bijbehorende flux of II. de gemeten waarde van de flux met de bijbehorende drijvende kracht, met ten minste een standaardset van gegevens; en d) het op basis van de vergelijking uit stap c) 20 karakteriseren van de vervuilingstoestand van het te filtreren fluïdum en het filtermedium.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, 35 dat de verdere toename in de mate van verontreiniging is uitgedrukt in de drijvende kracht, welke wordt gemeten bij een bepaalde flux. 1027050 ________________

12. Werkwijze volgens volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat nadat stap d) is uitgevoerd: e) een reinigingsbewerking van het filter wordt uitgevoerd teneinde de filterkoek in hoofdzaak te 5 verwijderen, waarna f) opnieuw stap b) wordt uitgevoerd en g) opnieuw stap c) wordt uitgevoerd teneinde de gemodificeerde toestand te karakteriseren.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de standaardset volgens stap g) is verkregen uit een 10 meting met in hoofdzaak niet vervuild fluïdum van een in hoofdzaak niet verontreinigd filter.

14. Werkwijze volgens volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de filtratiestappen in dead end-modus, in semi-dead end-modus of 15 in cross flow-modus worden uitgevoerd.

15. Werkwijze volgens volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat tijdens stap b) tevens ten minste één andere eigenschap van het fluïdum worden gemeten, gekozen uit bijvoorbeeld de temperatuur, de 20 troebelheid, de geleidbaarheid en dergelijke.

16. Werkwijze voor het besturen van een filtratieproces, op basis van gegevens die zijn verkregen met een werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk, 25 dat een fysieke eigenschap van het fluïdum wordt gewijzigd, bijvoorbeeld gekozen uit ten minste één van: temperatuur, concentratie aan verontreiniging, zuurgraad van het fluïdum et cetera; en/of dat een handeling wordt uitgevoerd, 30 bijvoorbeeld gekozen uit ten minste één van: vlokvorming en/of voorfiltratie of dergelijke.

18. Werkwijze voor het verkrijgen van een standaardset meetgegevens van een in hoofdzaak niet verontreinigd filter, geschikt voor toepassing in een 35 werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, omvattende het door een in hoofdzaak niet verontreinigd filter voeren van in hoofdzaak niet verontreinigd fluïdum bij: 1027050 I. een variërende flux, waarbij de drijvende kracht wordt gemeten, of II. een variërende drijvende kracht, waarbij de flux wordt gemeten, 5 en het opslaan van de waarden van de drijvende kracht en de bijbehorende flux in een standaardset gegevens. 1027050