PL182907B1

PL182907B1 - Sposób oczyszczania instalacji filtracyjnej oraz instalacja filtracyjna

Info

Publication number: PL182907B1
Application number: PL96326935A
Authority: PL
Inventors: Pierre Coté; Annie Tazi-Pain; Patricia Grelier
Original assignee: Omnium Traitement Valorisa; Zenon Environmental Inc
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 2002-04-30
Also published as: ATE185702T1; HUP0000070A3; JP2000500392A; MX9804058A; HUP0000070A2; DE69604818T2; AU710229B2; KR100453845B1; EP0863793A1; JP4040090B2; PL326935A1; WO1997018887A1; CA2236840A1; DE69604818D1; AU7630096A; CA2484573C; CA2484573A1; FR2741280B1; US6045698A; KR19990071569A

Abstract

1. Sposób oczyszczania instalacji filtracyjnej zawie- rajacej membrany filtracyjne zanurzone w co najmniej jednym zbiorniku oczyszczania zawierajacym czynnik wyplywajacy do filtrowania, znamienny tym, ze czynnik wyplywajacy przynajmniej czesciowo odprowadza sie ze zbiornika oczyszczania (1) do odsloniecia membran filtra- cyjnych (3) na dzialanie powietrza, po czym wywoluje sie przeplyw co najmniej jednego roztworu czyszczacego przez membrany filtracyjne (3) wzdluz drogi przeplywu przeciw- nie do przeplywu filtracyjnego czynnika wyplywajacego, przez doprowadzanie roztworu czyszczacego od strony membran filtracyjnych (3) zgodnie z kierunkiem przeni- kajacej cieczy. 12. Instalacja filtracyjna zawierajaca co najmniej jeden zbiornik oczyszczania, wewnatrz którego sa zainstalowane w ukladzie pionowym membrany filtracyjne wraz z insta- lacja zasilajaca polaczona ze zbiornikiem oczyszczenia, instalacje oprózniajaca zbiornik oczyszczania, kanaly od- prowadzania cieczy przenikajacej z membran filtracyjnych, co najmniej jeden zbiornik magnezowy na roztwór do czysz- czenia membran filtracyjnych oraz instalacje doprowa- dzajaca roztwór czyszczacy do membran filtracyjnych od strony wyplywu przenikajacej cieczy, znamienna tym, ze instalacja doprowadzajaca roztwór czyszczacy jest polaczona z górna i dolna czescia membran filtracyjnych (3) umieszczonych w zbiorniku oczyszczania (1). Fig. 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania instalacji filtracyjnej oraz instalacja filtracyjna, zwłaszcza do wody, w celu jej oczyszczania i uzdatniania do picia. Wynalazek dotyczy zwłaszcza takich instalacji, które zawierają membrany filtracyjne bezpośrednio zanurzone w oczyszczanym czynniku wypływającym. W szczególności wynalazek dotyczy sposobu oczyszczania membran filtracyjnych w takich instalacjach. W instalacjach z zanurzonymi membranami filtracyjnymi stosuje się membrany mikrofiltracyjne lub ultrafiltracyjne, które mogą być płaskie, rurowe lub z wydrążonymi włóknami, i zwykle są zgrupowane w moduły i nie zawierają żadnej obudowy. Moduły takie są zanurzone bezpośrednio w zbiorniku oczyszczania zawierającym filtrowany czynnik wypływający, a przesącz jest odprowadzany przez zasysanie. Takie instalacje filtracyjne są opisane w amerykańskim patencie US 5248424 (Cóte i in.), w europej skim zgłoszeniu patentowym EP 510328 oraz w artykule zatytułowanym „Direct solid-liguid separation using hollow-fiber membranę in an activated sludge aeration tank”, Yamamoto i in., który został zamieszczony w 1989 roku w czasopiśmie Water Science Technology, wol. 21, s. 43-54.

Zanurzone membrany stosowane w takich instalacji są zwykle wykorzystywane w takich warunkach, które prowadzą do niewielkiego zatykania przy małym ciśnieniu na membranie, które zwykle nie przekracza 50 kPa, tak aby w miarę możliwości zapewnić duży odstęp pomiędzy operacjami czyszczenia tych membran. Operacje czyszczenia pozostająjednak konieczne i zwykle są przeprowadzane za pomocą gorących roztworów chemicznych.

W instalacjach z tradycyjnymi membranami, w których moduły filtracyjne nie są bezpośrednio zanurzone w odpływającym czynniku, który ma być filtrowany, ale sąwyposażone w obudowę i w pętlę filtracyjną, czyszczenie membran może być łatwo przeprowadzane bez ich wyjmowania z instalacji. Ten typ oczyszczania, zwany oczyszczaniem na miejscu, polega po prostu na cyrkulacji roztworu czyszczącego w pętli cyrkulacyjnej. Sposób taki jest skuteczny, ponieważ umożliwia dobre kontrolowanie stężenia produktu chemicznego w roztworze czyszczącym, temperatury tego roztworu i jego czasu kontaktu z membranami. Ponadto taka procedura czyszczenia może być całkowicie automatyczna. Wreszcie ilość wypływającej cieczy jest niewielka i odpowiada rezerwie ekspansyjnej pętli recyrkulacyjnej.

Jednakże instalacje filtracyjne z zanurzonymi membranami nie zawierająani obudowy, ani pętli recyrkulacyjnej. Jedną z niedogodności związanych ze stosowaniem takich instalacji jest zatem fakt, że operacje czyszczenia są znacznie trudniejsze do przeprowadzenia ze względu na brak takiej obudowy otaczającej moduły filtracyjne oraz ze względu na brak takiej pętli recyrkulacyjnej .

W stanie techniki przewidziano kilka sposobów czyszczenia takich instalacji filtracyjnych z zanurzonymi membranami. Jeden z takich sposobów, nazywany czyszczeniem ex-situ, polega po prostu na kolejnym wyjmowaniu modułów filtracyjnych ze zbiornika i czyszczeniu ich w urządzeniu specjalnie przewidzianym do tego celu. Sposób ten umożliwia przeprowadzanie skutecznego czyszczenia membran, ale ma pewnąliczbę wad. Z jednej strony powoduje on odcięcie instalacji lub zmniejszenie jej skuteczności przez stosunkowo długi czas wymagany na przeniesienie modułów do urządzenia czyszczącego i przeprowadzenie samej operacji czyszczenia. Ponadto sposób ten ma również tę wadę, że trudno go zautomatyzować, co powoduje wzrost kosztów.

182 907

W stanie techniki proponowano również czyszczenie instalacji filtracyjnych z zanurzonymi membranami przez zastąpienie odprowadzanego czynnika w zbiorniku oczyszczania roztworem czyszczącym i uruchomienie instalacji w normalny sposób, tak aby umożliwić przechodzenie roztworu czyszczącego przez pory membrany. Sposób ten również ma wiele wad. Chociaż jest skuteczny i może być zautomatyzowany, to jednak sposób ten wymaga stosowania dużej ilości roztworu czyszczącego. Niezależnie od tego, że rosnąkoszty substratów reakcji trudniejsze i bardziej kosztowne jest ogrzewanie dużej ilości roztworu czyszczącego, a ponadto zwiększa się ilość odprowadzanego zanieczyszczonego ciekłego roztworu czyszczącego.

Należy również zauważyć, ze w stanie techniki zaproponowano sposób, który ma na celu umożliwienie czyszczenia na miejscu membran instalacji zawierającej takie zanurzone membrany. Sposób ten, opisany w patencie US 5403479 (Smith i in.) polega na cyrkulacji roztworu czyszczącego przez membrany wzdłuż drogi przepływu przeciwnie do kierunku przepływu filtracyjnego i to bez opróżniania zbiornika, w którym zainstalowane są te membrany. Nadmiar roztworu czyszczącego nie przechodzący przez membrany jest zawracany do obiegu w taki sposób, aby zmniejszyć ilość roztworu przenoszonego do zbiornika.

Skuteczność tego sposobu jest ograniczona, ponieważ zastosowany roztwór czyszczący jest nieuchronnie rozcieńczany przez czynnik odprowadzany, obecny w zbiorniku, gdy tylko przyjdzie przez membranę filtracyjną, co znacznie zmniejsza skuteczność tego sposobu. Równocześnie temperatura roztworu czyszczącego zmniejsza się równie gwałtownie po jego przejściu, co również zmniejsza skuteczność. Ponadto okres wprowadzania roztworu czyszczącego musi być ograniczony w czasie, tak aby obróbka w toku nie była zakłócona zwłaszcza z tego powodu, że kiedy jest to oczyszczanie biologiczne, wówczas biomasa znajdująca się w zbiorniku może zostać szybko przerzedzona, jeżeli roztwór czyszczący jest wprowadzany w ciągu zbyt długiego okresu czasu. Ponadto sposób taki nie może być wykorzystywany, gdy zanurzona instalacja membranowa jest wykorzystywana do uzdatniania wody pitnej, ponieważ stosowane odczynniki chemiczne w roztworach czyszczących nie są zalecane przy takiej obróbce.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu oczyszczania instalacji filtracyjnej z zanurzonymi membranami, która nie ma wad stanu techniki, zwłaszcza takiego, który może być realizowany z utrzymywaniem membran na miejscu w instalacji. Innym celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu oczyszczania na miejscu, który wymaga małych ilości roztworów czyszczących i nie powoduje ich rozrzedzenia oraz umożliwia łatwą automatyzację, zaś dalszym celem jest opracowanie instalacji filtracyjnej, która umożliwia realizowanie takiego sposobu.

Sposób oczyszczania instalacji filtracyjnej zawierającej membrany filtracyjne zanurzone w co najmniej jednym zbiorniku oczyszczania zawierającym czynnik wypływający do filtrowania charakteryzuje się tym, że czynnik wypływający przynajmniej częściowo odprowadza się ze zbiornika oczyszczania do odsłonięcia membran filtracyjnych na działanie powietrza, po czym wywołuje się przepływ co najmniej jednego roztworu czyszczącego przez membrany filtracyjne wzdłuż drogi przepływu przeciwnie do przepływu filtrowanego czynnika wypływającego, przez doprowadzanie roztworu czyszczącego od strony membran filtracyjnych zgodnie z kierunkiem przenikającej cieczy.

Korzystnym jest że roztwór czyszczący, który przeszedł przez membrany filtracyjne (3) do zbiornika oczyszczania (1), poddaje się procesowi odzysku lub neutralizacji. Membrany filtracyjne umieszcza się w położeniu pionowym wewnątrz zbiornika oczyszczania, zaś etap wywoływania przepływu co najmniej jednego roztworu czyszczącego przez membrany filtracyjne wzdłuż drogi przepływu przeciwnie do przepływu filtrowanego czynnika wypływającego przeprowadza się przez doprowadzanie roztworu czyszczącego na przemian lub równocześnie od góry i od spodu membran filtracyjnych. Przepływ roztworu czyszczącego stanowi sekwencję czyszczenia, w której przeprowadza się co najmniej jeden etap przepływu zasadowego roztworu czyszczącego przez membrany filtracyjne i co najmniej jeden etap przepływu jednego kwaśnego roztworu czyszczącego przez membrany filtracyjne. W sekwencji czyszczenia przeprowadza się co najmniej jeden etap przepływu przez membrany filtracyjne co najmniej jednego roztworu czyszczącego zawierającego czynnik utleniający. Również korzystnie, w sekwencji czyszczenia

182 907 przeprowadza się co najmniej jeden etap złożony z przepływu co najmniej jednego roztworu czyszczącego zawierającego czynnik zasadowy i czynnik utleniający oraz co najmniej jeden etap złożony z przepływu kwaśnego roztworu czyszczącego, przy czym etapy sekwencji czyszczenia przeplata, się, poprzedza lub kontynuuje przez co najmniej jeden etap przepływu wody lub co najmniej jeden etap nasycania. Roztwory czyszczące doprowadza się w objętości w granicach 2-20 litrów na metr kwadratowy membrany, zaś w sekwencji czyszczenia przeprowadza się trawienie w czasie 30 minut do 4 h.

Instalacja filtracyjna zawiera co najmniej jeden zbiornik oczyszczania, wewnątrz którego są zainstalowane w układzie pionowym membrany filtracyjne wraz z instalacją zasilającą połączoną ze zbiornikiem oczyszczania, instalację opróżniającą zbiornik oczyszczania, kanały odprowadzania cieczy przenikającej z membran filtracyjnych, co najmniej jeden zbiornik magazynowy na roztwór do czyszczenia membran filtracyjnych oraz instalację doprowadzającą roztwór czyszczący do membran filtracyjnych, od strony wypływu przenikającej cieczy. Rozwiązanie charakteryzuje się tym, że instalacja doprowadzająca roztwór czyszczący jest połączona z górną i dolną częścią membran filtracyjnych umieszczonych w zbiorniku oczyszczania.

Korzystnym jesf że zbiornik oczyszczania zawiera co najmniej dwa zbiorniki, które sąpołączone równolegle, przy czym każdy z nich ma umieszczone wewnątrz membrany filtracyjne zamontowane w układzie pionowym, przy czym zbiorniki są połączone ze sobą instalacją opróżniającą. Instalacja opróżniająca jest połączona z instalacją zasilającą poprzez zawór odcinający i kanał.

W sposobie według wynalazku roztwór czyszczący jest wykorzystywany do maksimum swych możliwości, ponieważ nie jest on rozcieńczony po swym wyjściu z membran, a przeciwnie - może przepływać wzdłuż membran po przejściu przez ich pory.

Ponadto taki sposób umożliwia zapewnienie równomiernego rozprowadzenia roztworu czyszczącego na membranach, ponieważ nie występuje wywierane na niego przeciwciśnienie.

Biorąc pod uwagę fakt, że roztwór czyszczący nie został rozcieńczony po przejściu przez pory membran, możliwe jest ponadto stosowanie mniejszych ilości roztworu czyszczącego niż ilości potrzebne do otrzymania skutecznego czyszczenia w porównaniu do znanych sposobów oczyszczania, co umożliwia zmniejszenie kosztów. Chociaż sposób taki może być stosowany z dowolną instalacją filtracyjną z zanurzonymi membranami, sposób ten jest korzystnie używany w instalacjach, w których membrany są w położeniu pionowym wewnątrz tego zbiornika. W rezultacie takie położenie sprzyja przepływowi roztworu czyszczącego po zewnętrznej powierzchni membran po jego przejściu przez pory membran.

Zastosowanie etapu nasycania membran, podczas którego doprowadzanie roztworu czyszczącego jest zatrzymane, umożliwia zwiększenie skuteczności sposobu, zaś ilości roztworów czyszczących w granicach 2-20 litrów na metr kwadratowy membrany są znacznie mniejsze od ilości stosowanych według stanu techniki, które tradycyjnie są rzędu 50 litrów na metr kwadratowy.

Instalacja filtracyjna pozwala na łatwą automatyzację sposobu według wynalazku. Połączenie instalacji doprowadzającej roztwór czyszczący z gómąi dolną stroną membran filtracyjnych umożliwia doprowadzenie roztworu czyszczącego naprzemiennie lub równocześnie od góry i od dołu membran filtracyjnych. Zaprojektowanie zbiornika oczyszczania w postaci co najmniej dwóch zbiorników połączonych instalacją opróżniającą umożliwia składowanie zawartości jednego zbiornika w drugim podczas operacji czyszczenia membran filtracyjnych.

Przedmiot wynalazku j est przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat pierwszego przykładu realizacji, zaś fig. 2 - schemat drugiego przykładu realizacji instalacji.

Jak pokazano na fig. 1, instalacja filtracyjna zawiera służący do obróbki zbiornik oczyszczania 1. Zbiornik ten jest jak zwykle wyposażony w instalację zasilającą2 doprowadzania czynnika wypływającego przeznaczonego do filtrowania, która to instalacja zawiera odcinający zawór 2a oraz instalację opróżniającą5, która zawiera odcinający zawór 5a. Instalacja filtracyjna jest nieprzerwanie zasilana wodą przeznaczoną do filtrowania poprzez zawór 2a sterowany przez poziom wody w zbiorniku.

182 907

Wiele membran filtracyjnych 3 połączonych w moduł 4 jest zainstalowane pionowo w zbiorniku 1. W opisanym przykładzie wykonania membrany te są utworzone przez membrany ultrafiltracyjne wykonane z wydrążonych włókien z filtrowaniem od zewnątrz do wewnątrz, zestawionych w moduł 12 m².

Instalacja filtracyjna zawiera również zasysającą pompę 6, która umożliwia odprowadzanie oczyszczonej cieczy odpływającej, utworzonej przez ciecz przeciekającą przez membrany, poprzez sieć złożonąz kanałów 7,8,9,10,15 i 19. Instalacja ta zawiera ponadto trzy zbiorniki 11, 12,13 do przechowywania roztworów czyszczących, przy czym każdy z nich jest wyposażony w odcinający zawór Ha, 12ai 13 a, jak również środki, które zawierają zestaw kanałów 14,15oraz zestaw zaworów 16,17,18, które umożliwiają doprowadzanie tych roztworów czyszczących do podstawy modułu 4, to znaczy do spodu membran filtracyjnych 3. Zgodnie z wynalazkiem instalacja ta zawiera również środki, które obejmująkanał 19, zawór 20 i kanały 8,9,14 oraz zawory 16,17 i 18, które umożliwiają doprowadzanie roztworów czyszczących do górnej części modułu 4, to znaczy do wierzchu membran filtracyjnych 3. Zawartość zbiorników jest połączona z kanałem 21 wody wodociągowej, wyposażonym w odcinający zawór 22.

W trybie filtrowania odcinający zawór 2a instalacji zasilającej 2 dostarczający surowy czynnik wypływający do zbiornika oczyszczania 1 jest otwarty, a zawór odcinający 5a instalacji opróżniającej 5 jest zamknięty, na skutek czego czynnik wypływający napełnia zbiornik oczyszczania 1 w taki sposób, że membrany filtracyjne 3 są zanurzone. Ponadto zawór 20 jest uruchamiany tak, aby połączyć kanał 7 z kanałem 8, a zawór 18 jest uruchamiany w celu połączenia kanału 15 z kanałem 19. Wreszcie zawór 16 jest uruchamiany w celu połączenia kanałów 8 i 19 z kanałem 9, a zawór 17 jest uruchamiany w celu połączenia kanału 9 z kanałem 10, aby odprowadzać przenikaj ącąciecz. Przenikająca ciecz jest zatem odprowadzana równocześnie od góry i od dołu modułu 4.

Kiedy membrany 4 zostaną zatkane i trzeba je oczyścić, instalacja jest uruchamiana zgodnie ze spodem oczyszczania według wynalazku. Roztwory czyszczące zawarte w zbiornikach 11, 12 i 13 mogąbyć wtedy wykorzystywane do odetkania tych membran i mogąbyć korzystnie wprowadzane na przemian przez wierzch i przez spód membran. Należy również zauważyć, że roztwory czyszczące mogąbyć również wprowadzane bezpośrednio przez wierzch i przez spód membran.

Według pierwszego etapu tego sposobu oczyszczania zbiornik oczyszczania 1 opróżnia się przez zamknięcie odcinającego zaworu 2a środków doprowadzania czynnika wypływającego do zbiornika oczyszczania 1 i przez otworzenie odcinającego zaworu 5a instalacji opróżniającej 5 w taki sposób, aby umożliwić wypływ czynnika wypływającego ze zbiornika i odsłonięcie membran na działanie powietrza.

Według drugiego etapu, polegającego na przeprowadzaniu samego cyklu oczyszczania, stosuje się kolejno trzy roztwory czyszczące.

Przykładowo, jeżeli wybierze się najpierw stosowanie roztworu zawartego w zbiorniku 13, jak pokazano na fig. 1, wówczas otwiera się zawór 13a tego zbiornika (zawory 1 la i 12a innych zbiorników pozostajązamknięte). Równocześnie zamyka się zawór 20, zawór 16 uruchamia się w taki sposób, aby połączyć zbiornik 13 z kanałem 9, zawór 17 ustawia się w taki sposób, aby połączyć kanał 9 z kanałem 14, a zawór 18 ustawia się w taki sposób, aby połączyć kanał 14 z kanałem 15. W ten sposób roztwór czyszczący pojawia się od spodu membran i rozchodzi się wznosząc na całą wysokość membran. Natężenie przepływu tego roztworu jest oczywiście obliczone tak, aby umożliwić dobre zwilżanie membran. Roztwór czyszczący przechodzi łatwo przez membrany, ponieważ nie ma w zbiorniku żadnej cieczy zdolnej do wywierania przeciwciśnienia. Następnie roztwór przepływa wzdłuż membran. Po przejściu przez membrany roztwór czyszczący obciążony zanieczyszczeniami z membran jest odprowadzany poprzez instalację opróżniającą4 w celu opróżnienia zbiornika oczyszczania 1. Należy zauważyć, że jest możliwe, aby w innych trybach realizacji sposobu według wynalazku nie usuwać roztworu lub roztworów czyszczących ze zbiornika, ale po prostu neutralizować je.

182 907

Po określonym czasie doprowadzania roztworu czyszczącego przez spód membran ten sam roztwór może być następnie doprowadzany przez wierzchołek membran w sposób zwiększający skuteczność czyszczenia i w celu zakończenia zwilżania membran. W tym celu zawór 18 jest uruchamiany w taki sposób, aby połączyć kanał 14 z kanałem 19, a zawór 20 jest uruchamiany w taki sposób, aby połączyć kanał 8 z kanałem 7. Następnie roztwór czyszczący jest doprowadzany poprzez wierzch membran. Po przejściu przez nie roztwór ten przepływa wzdłuż membran i jest wyprowadzany przez instalację opróżniającą 5.

Po zastosowaniu roztworu czyszczącego zawartego w zbiorniku 13 sekwencja oczyszczania może być kontynuowana przy stosowaniu roztworów czyszczących zawartych w zbiornikach 12 i 11 również przez doprowadzanie ich na przemian przez wierzch i przez spód membran 4. Po każdej zmianie roztworu czyszczącego woda wodociągowa lub ciecz przenikająca przez membrany mogą być wykorzystane do płukania kanałów, przez które przechodzi ten roztwór. Ponadto należy zauważyć, że na każdym etapie w tej sekwencji czyszczenia doprowadzanie roztworu czyszczącego może być zatrzymane (przez zamknięcie odpowiedniego zaworu 1 la, 12a lub 13a i wyłączenie pompy 6, tak aby membrany miały czas nasiąknąć roztworem czyszczącym.

Instalacja według fig. 1 pracowała według kilku sekwencji czyszczenia, nr 1, 2, 3 i 4, których szczegóły przedstawiono w tabeli 1 poniżej, po zatkaniu membran wodą z Sekwany (30 NTU) lub ściekami miejskimi. W przypadku wody z Sekwany pierwsze trzy sekwencje (1,2,3) przeprowadzano z pustym zbiornikiem, a ostatnią sekwencję (4) testowano z pustym zbiornikiem i z pełnym zbiornikiem. W przypadku ścieków miejskich sekwencję 1 testowano z pustym zbiornikiem i z pełnym zbiornikiem.

Każda z tych sekwencji czyszczenia złożona jest z etapu zasadowego, etapu kwaśnego i etapu chlorowego oprócz ostatniej sekwencji, w której realizowano tylko dwa etapy (podchloryn sodowy i kwas). W sekwencjach nr 1, 2 i 3 stosowano kolejno trzy roztwory czyszczące. Pierwszy roztwór zawierał zasadę, drugi roztwór zawierał kwas cytrynowy 0,5%, a trzeci roztwór zawierał podchloryn sodowy 0,03%. W sekwencji nr 4 stosowano tylko dwa roztwory czyszczące: pierwszy roztwór utworzony przez wymieszanie w roztworze wodnym zasady i 0,03% roztworu podchlorynu sodowego oraz drugiego roztworu kwasu cytrynowego 0,5%. Pomiędzy każdym roztworem czyszczącym membrany płukano wodą wodociągową doprowadzaną do zbiornika poprzez kanał 21 i zawór odcinający 22.

Ponadto w sekwencjach nr 1,3 i 4 doprowadzanie poprzez wierzch i potem poprzez spód membran realizowano dla każdego roztworu czyszczącego za każdym razem stosując płukanie z natężeniem przepływu 100 1/h i zmieniając czasy doprowadzania w zakresie 2,5-30 minut.

W przypadku sekwencji nr 2 zastosowano tylko doprowadzanie od spodu z natężeniem przepływu 2501/h i z czasami doprowadzania 30 minut dla zasadowego roztworu czyszczącego, 15 minut dla innych roztworów czyszczących i 5 minut dla płukania wodą wodociągową.

Wreszcie w sekwencjach nr 2 i 3 po wprowadzeniu roztworów czyszczących stosowano czasy namiękania w zakresie 15-40 minut.

182 907

Tabela 1

Testowane sekwencje czyszczenia chemicznego

Objętość	100 1	10 1	50 1	10 1	1 os	220 1 (18,3 1/m²)
Całkowity czas sekwencji 1	60 min	5 min	3 0 min	j 5 min	i______30 min	130 min
Nasączanie	1	1	1	1	1	i Cała sekwencja 1
Zasilanie dolne I	100 1/h przez 2,5 min	100 1/h przez 2,5 min	100 1/h przez 15 min	100 1/h przez 2,5 min	100 1/h przez 15 min
Zasilanie górne	100 1/h przez 30 min*	100 1/h przez 2,5 min	\| 100 1/h przez 15 min	100 1/h przez 2,5 min	100 1/h przez 15 min
Użyty substrat	\| Zasada	Woda z kranu	Kwas cytrynowy 0,5%	Woda z kranu	NaClO 0,03%
Etap	rH	04			LH
Nr sekwenc j i \|

Ό O

Objętość	125 1	O CN	62,5 1	1 ^{20 1} I	, 62,5 1	I 290 1 (24,2 1/m²)
Całkowity czas sekwencj i	60 min	5 min	30 min	5 min	3 0 min	1 130 min
Nasączanie	30 min	1	15 min	1	15 min	[Cała sekwencja i
Zasilanie dolne	250 1/h przez 30 min	250 1/h przez 5 min	250 1/h przez 15 min	250 1/h przez 5 min	250 1/h przez 15 min
Zasilanie górne	1	1	1	1	1
Użyty substrat	Zasada	Woda z kranu	Kwas cytrynowy 0,5%	Woda z kranu	NaClO 0,03%
Etap	r-4	CN	m		in
Nr sekwenc j i			CN

182 907

Tabela 1 - ciąg dalszy

Objętość	100 1	10 1	16,6 1	10 1	16,6 1	86,5 1 (7,2 1/m²)
Całkowit y czas sekwencj i	60 min	5 min	30 min	5 min	30 min	130 min
Nasączanie	40 min***	i	20 min*****	1	20 min*****	Cała sekwencja
Zasilanie dolne	100 1/h przez 10 min****	100 1/h przez 2,5 min	100 1/h przez 5 min*****	100 1/h przez 2,5 min	100 1/h przez 5 min*****
Zasilanie górne	100 1/h przez 10 min****	100 1/h przez 2,5 min	100 1/h przez 5 min*****	100 1/h przez 2,5 min	100 1/h przez 5 min*****
Użyty substrat	Zasada	Woda z kranu	Kwas cytrynowy 0,5%	Woda z kranu	NaClO 0,03%
Etap	W	04	n		ID
Nr sekwencj i			cn

Objętość	\| τ ooi I	O	o D	160 1 (13,3 1/m²)
Całkowity czas sekwencj i	\| 60 min \|	\| 5 min \|	\| 30 min \|	95 min
Nasączanie	1	1	1	Cała sekwencja
Zasilanie dolne	\| 100 1/h przez 30 min* \|	\| 100 1/h przez 2,5 min \|	\| 100 1/h przez 15 min \|
Zasilanie górne	\| 100 1/h przez 30 min* \|	\| 100 1/h przez 2,5 min \|	\| 100 1/h przez 15 min \|
Użyty substrat	I__Zasada, NaClO 0,03% \|	\|_______Woda z kranu_______1	1 Kwas cytrynowy 0,5% \|
Etap		04	f>
Nr sekwencj i		w

	.s
□ Ό Q	c cd		E
CL	N $		O
Ό	CA cd
O	3		1
UJ ·' c -f o, E S N S 8		N & 13 a c	ania zania.
e? o bJD	cl 3 Ό o		E UD 3	N 54 3	54 σι cd 3
Ό Q	&		Ό Q	3	3
.s E	Ό O D		CL <Λ	3 Vi 8 U	o cd
o	1			cd § N co	Έ cd
o	Ό cd £		i	i Ό
•S CO £	o Ł o		ź o	*s i	N CL
o ł-<	Ό		Ł o	N	• HM
cl o Ό S	3 E o		•a .E’ E	‘ćP cd	kulać
Ό O	o		o	i	θ'
CL V)				o
Ό CS	£		8	V u<	£
‘S	στ GÓ cd 3		s 14	3 3 N	S Q
Oh	c		co cd	CJ	.2
ιχ w w g	>— E	o L_	a 3	O ‘i	Έ s
ó o bD	N <D N u* CL	3 £ Ό	E^ ^S B	*3 §
Ό O	& O	O 3	*o GD	CL N	<L> N
3 E	GLU Ό O	-8 cd >	Ό O O	CO O	(Λ
o (N	ω 2	O	§	cd 3	cd 3
0)	I	CL O		O •N CS	O N Cl
3 «5 N	cd £	ΰ CL	cd	’ν	’ν
Ό cd	o u. .		G ♦ CL en	♦
O Ł o	Q o ✓ 1—1	O Q	cd ‘o¹3	cd o* 3
O	*		* *	£	£ ^4
*	*		*	<υ 00	(D CO

182 907

Te różne sekwencje czyszczenia były realizowane w trakcie różnych operacji czyszczenia po zatkaniu membran wodą z Sekwany, jak opisano w tabeli 2.

Sekwencja czyszcząca nr 1 była realizowana dla operacji czyszczenia w której 1% wodorotlenek sodowy przy 25°C (pH = 11,7) testowano jako zasadowy roztwór czyszczący (operacja czyszczenia nr 7).

Sekwencja czyszczenia nr 2 była realizowana dla pojedynczej operacji czyszczenia, w której zasadąużytąjako zasadowy roztwór czyszczący był 1% wodorotlenek sodowy przy 25°C (pH = 11,9) (operacja czyszczenia nr 2).

Sekwencja czyszczenia nr 3 była realizowana dla dwóch operacji czyszczenia (operacje czyszczenia nr 8 i nr 9), w których zasadąużytąjako zasadowy roztwór czyszczący był 1 % wodorotlenek sodowy przy 25 °C (pH = 11,9).

Sekwencję czyszczącą nr 4 realizowano dla trzech operacji czyszczących, w których zasadą użytąjako roztwór czyszczący, zawierający zarówno zasadę jak i podchlorym sodowy, był 0,5% wodorotlenek sodowy (operacje czyszczenia nr 12, 14 i 15).

Wszystkie te operacje czyszczenia przeprowadzono według wynalazku z pustym zbiornikiem oczyszczania 1. Tylko operację czyszczenia nr 15 przeprowadzono dla celów porównawczych ze zbiornikiem napełnionym czynnikiem wypływającym.

Podczas tych różnych operacji czyszczenia stosowano różne objętości roztworu czyszczącego w zakresie 4,6-23,3 1/m².

Przeprowadzono również dwie operacje czyszczenia po zatkaniu membran ściekami miejskimi i aktywnym szlamem, jak opisano w tabeli 3.

W trakcie tych trzech operacji czyszczenia (operacje czyszczenia nr 16 i 17) stosowaną sekwencją czyszczenia była sekwencja nr 1 z Ultrasil przy 0,60% jako zasadą. Operacja czyszczenia nr 16 była przeprowadzana zgodnie z wynalazkiem (pusty zbiornik), podczas gdy operacja czyszczenia nr 17 była przeprowadzana dla celów porównania z pełnym zbiornikiem.

Jakość przeprowadzanych operacji czyszczenia oceniano z jednej strony przez obliczenie procentowej przenikalności membran dla wody wodociągowej po oczyszczeniu w stosunku do przenikalności nowych membrana, a z drugiej strony przez ocenę zwiększenia przenikalności tych membran.

W tabeli 2 podano wyniki otrzymane dla wody z Sekwany. W tabeli 3 podano wyniki otrzymane dla ścieków miejskich i aktywnych szlamów.

182 907

Tabela 2

Skuteczność przeprowadzanych operacji oczyszczania chemicznego

Zatkanie wodą z Sekwany Operacje oczyszczania 1-6: przepływ przesączu = 500 1/h Operacje oczyszczania 7-13: przepływ przesączu = 400 1/h Przenikalność odniesienia nowej membrany = 220 l/h.m².bar	Zwiększenie przenikalność!	(Lp przed Lp po) l/m².h.bar	CM ch	105	84	111	120	σι σι	i ³⁵
Przenikalność później/ nowej membrany		84	97	CO 00	CM cn	95	s	⁵⁰
Przenikalność dla wody z kranu (QEF=400 1/h)	po czyszczeniu 1 /m². h. bar	in co	214	182	CM o CM	210	201	110
przed czyszczeniem 1/m² .h.bar	93	109	98	91	90	102	75
		pusty zbiornik	pusty zbiornik	pusty zbiornik	pusty zbiornik	pusty zbiornik	pusty zbiornik	pełny zbiornik
Użyta objętość 1/m²	23,3		9 ' L	12,5	13,3		13,3
Substrat użyty w etapie 1	NaOH 25C 1% : pH= 11,9	NaOH 25C 1% : pH= 11,7	NaOH 25C 1%	NaOH 25C 1% : pH= 11,9	NaOH + chlor 25°C 0,5% i 0,03%	NaOH + chlor 25°C 0,5% i 0,03%	NaOH + chlor 25°C 0,5% i 0,03%
Nr sekwencji	n	<-<	3*		4*
Nr operacji czyszczę nia	CM	r-	00	cn	CM		m

182 907

Tabela 3 Skuteczność przeprowadzanych operacji czyszczenia chemicznego Usuwanie zatkania spowodowanego ściekami miejskimi - aktywnymi szlamami Przenikalność odniesienia nowej membrany = 350 l/h.m².bar	Zwiększenie przenikalnośći	(Lp przed Lp po) 1/m² .h.bar	145	O ko	Sekwencja 1 * = sekwencja 1 z czasami płukania w etapach 2 i 4 wynoszącymi 20 min.
Przenikalność później/ nowej membrany		93	60
Przenikalność dla wody z kranu (QEF=400 1/h)	PO czyszczeniu 1/m².h.bar	325	210
przed czyszczeniem 1/m². h.bar	180	150
		pusty zbiornik	pełny zbiornik
Użyta objętość 1/m²	in (N	tn Ol
Substrat użyty w etapie 1	Ultrasil 0,60%	Ultrasil 0,60%
Nr sekwencj i		1*
Nr operacji czyszczenia	16	17

182 907

Wyniki te pokazują że sposób czyszczenia według wynalazku w porównaniu z operacją czyszczenia, która polega na napełnieniu zbiornika roztworami płuczącymi, umożliwia zmniejszenie ilości chemicznych substratów reakcji przy utrzymaniu doskonałej skuteczności. W rezultacie w kontekście wynalazku można obserwować, że przenikalność membrany mierzona po operacjach czyszczenia jest zbliżona lub równa przenikalności nowej membrany.

Ponadto wyniki te również pokazują że wprowadzanie substratu reakcji na przemian od góry i od dołu (operacja czyszczenia nr 7) jest skuteczniejsze niż kiedy ten substrat reakcji jest po prostu wprowadzany od dołu do góry (operacja czyszczenia nr 2).

Bezpieczna kombinacja różnych substratów reakcji podczas różnych sekwencji oczyszczania umożliwia zarówno zmniejszenie ilości substratu reakcji jak i skrócenie czasu czyszczenia.

W szczególności operacje czyszczenia przeprowadzane zgodnie z sekwencjąpłukania nr 4 z zastosowaniem pierwszego roztworu czyszczącego zawierającego zarówno wodorotlenek sodowy jak i chlor pokazane sąjako szczególnie skuteczne (operacje czyszczenia nr 12 i 14).

Wyniki te ujawniają również skuteczność czyszczenia, która dla rozwiązania według wynalazku jest znacznie większa, kiedy oczyszczanie odbywa się z pustym zbiornikiem, niż kiedy oczyszczanie to przeprowadzane jest z pełnym zbiornikiem (operacje czyszczenia nr 15 i 17).

Na figurze 2 przedstawiono drugi przykład realizacji instalacji, która umożliwia czyszczenie membran sposobem według wynalazku bez przerywania wykorzystywania tej instalacji w trybie filtrowania.

Oprócz systemu rozprowadzania roztworów czyszczących, który jest podobny do systemu z instalacji opisanej powyżej, to rozwiązanie ma cztery zbiorniki la, Ib, Ic, Id oczyszczania z pewną liczbą membran filtracyjnych 3ą 3b, 3c i 3d (wydrążone włókna) zorganizowanych w moduły, zainstalowane jeden wewnątrz drugiego. Moduły te mogą być kolejno zasilane roztworami czyszczącymi poprzez zawory 18a, 18b, 18c, 18d od spodu membran filtracyjnych 3 poprzez zawory 20a, 20b, 20c, 20d, od góry membran filtracyjnych 3.

Instalacja zasilająca 2 zbiorników czynnikiem wypływającym przeznaczonym do filtrowania zawiera zbiornik buforowy 23, ogólny zawór odcinający J oraz zawór odcinający A, B, C, D dla każdego zbiornika oczyszczania. Podobnie j ak w przypadku instalacji opróżniaj ącej, zastosowano ogólny zawór odcinający I oraz zawór odcinający E, F, G, H dla każdego zbiornika. Ponadto instalacja opróżniająca i zasilająca są połączone ze sobą kanałem 21 wyposażonym w zawór odcinający K, który umożliwia przenoszenie cieczy wypuszczonej z jednego zbiornika do innych zbiorników i odwrotnie, według potrzeb.

Kiedy instalacja pracuje z pełnąprzepustowością te cztery zbiorniki 1 a, 1 b, 1 c i 1 d są zasilane czynnikiem wypływającym przeznaczonym do filtrowania. W tym celu zawory odcinające J i A, B, C, D sąotwarte, natomiast zawory spustowe E, F, G, Η, I oraz zawór K są zamknięte.

Jeżeli chce się oczyścić membrany jednego ze zbiorników, np. zbiornika Id, wówczas zamyka się ogólny zawór zasilający J oraz zawór D zasilania zbiornika, a otwiera się zawory H i K, natomiast inne zawory pozostająw takim samym stanie jak poprzednio. Ogólny zawór zasilający J zamyka się, a czynnik wypływający przeznaczony do filtrowania, który dopływa do instalacji, jest magazynowany w zbiorniku buforowym 28. W przykładach realizacji, gdzie zawartość zbiornika jest aktywna (np. kiedy zbiornik zawiera węgiel aktywowany lub aktywne szlamy), objętość czynnika wypływającego zawarta w zbiorniku 1 d jest spuszczona z tego zbiornika i przenoszona do trzech innych zbiorników la, lb i Ic, podczas gdy filtracja jest kontynuowana.

Po przeniesieniu zawartości zbiornika Id całkowicie do innych zbiorników zamyka się zawór spustowy H i zawór K, a otwiera się zawór J. Roztwory czyszczące mogą być następnie doprowadzane do pustego zbiornika ld ze zbiorników 11, 12, i 13 na przemian poprzez spód i wierzch membran.

Kiedy sekwencja czyszczenia jest zakończona, zawór H i zawór I zostają otworzone, aby usunąć zanieczyszczone roztwory czyszczące z dna zbiornika ld. Następnie zbiornik ten może być płukany przez zwykłe otworzenie zaworu D, który zasila ten zbiornik.

182 907

Aby ponownie napełnić zbiornik ld czynnikiem wypływającym do oczyszczania z nadmiarem czynnika wypływającego z zbiornikach la, Ib i łc, zamyka się zawory zasilające A, B i C, a otwiera się zawory spustowe E, F i G. Zamyka się zawór spustowy H zbiornika 1 d podobnie jak ogólny zawór zasilający J i ogólny zawór spustowy L. Aby umożliwić przeniesienie nadmiaru ze zbiorników la, lb i Ic do zbiornika ld, otwiera się zawór K.

W celu przywrócenia instalacji do normalnego działania filtracyjnego, otwiera się zawory A, B, C, D i J, a pozostałe zawory zamyka się.

Instalacja taka umożliwia zatem realizowanie sposobu oczyszczania membran według wynalazku z zachowaniem użytecznej zawartości zbiorników oczyszczania.

Poprzez zastosowanie instalacji filtracyjnej według wynalazku, sposób oczyszczania może być łatwo zautomatyzowany mogą być w nim wykorzystywane nie rozcieńczone roztwory czyszczące w małych ilościach.

Przedstawione przykłady realizacji wynalazku nie mają na celu zawężenie zakresu ochrony niniejszego zgłoszenia patentowego. Możliwe jest zatem wprowadzanie licznych modyfikacji wynalazku bez odchodzenia od jego zakresu. W przypadku sposobu, możliwe jest zastosowanie innych roztworów czyszczących niż przedstawiono, jak również innych typów membran. W instalacji filtracyjnej można przewidzieć pewnąliczbę różnych zbiorników i obwodów pompowania, które pozwalają na kontynuowanie filtrowania podczas czyszczenia membran zbiornika.

182 907

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób oczyszczania instalacji filtracyjnej zawierającej membrany filtracyjne zanurzone w co najmniej jednym zbiorniku oczyszczania zawierającym czynnik wypływający do filtrowania, znamienny tym, że czynnik wypływający przynajmniej częściowo odprowadza się ze zbiornika oczyszczania (1) do odsłonięcia membran filtracyjnych (3) na działanie powietrza, po czym wywołuje się przepływ co najmniej jednego roztworu czyszczącego przez membrany filtracyjne (3) wzdłuż drogi przepływu przeciwnie do przepływu filtracyjnego czynnika wypływającego, przez doprowadzanie roztworu czyszczącego od strony membran filtracyjnych (3) zgodnie z kierunkiem przenikającej cieczy.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że roztwór czyszczący, który przeszedł przez membrany filtracyjne (3) do zbiornika oczyszczania (1), poddaje się procesowi odzysku lub neutralizacji.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że membrany filtracyjne (3) umieszcza się w położeniu pionowym wewnątrz zbiornika oczyszczania (1).
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap wywoływania przepływu co najmniej jednego roztworu czyszczącego przez membrany filtracyjne (3) wzdłuż drogi przepływu przeciwnie do przepływu filtrowanego czynnika wypływającego przeprowadza się przez doprowadzanie roztworu czyszczącego na przemian lub równocześnie od góry i od spodu membran filtracyjnych (3).
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przepływ roztworu czyszczącego stanowi sekwencję czyszczenia, w której przeprowadza się co najmniej jeden etap przepływu zasadowego roztworu czyszczącego przez membrany filtracyjne (3) i co najmniej jeden etap przepływu jednego kwaśnego roztworu czyszczącego przez membrany filtracyjnego (3).
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że w sekwencji czyszczenia przeprowadza się co najmniej jeden etap przepływu przez membrany filtracyjne (3) co najmniej jednego roztworu czyszczącego zawierającego czynnik utleniający.
7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że w sekwencji czyszczenia przeprowadza się co najmniej jeden etap złożony z przepływu co najmniej jednego roztworu czyszczącego zawierającego czynnik zasadowy i czynnik utleniający oraz co najmniej jeden etap złożony z przepływu kwaśnego roztworu czyszczącego.
8. Sposób według zastrz. 5 albo 6 albo 7, znamienny tym, że etapy sekwencji czyszczenia przeplata się, poprzedza lub kontynuuje przez co najmniej jeden etap przepływu wody.
9. Sposób według zastrz. 5 albo 6 albo 7, znamienny tym, że etapy sekwencji czyszczenia przeplata się, poprzedza lub kontynuuje przez co najmniej jeden etap nasycenia.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że roztwory czyszczące doprowadza się w objętości w granicach 2-20 litrów na metr kwadratowy membrany.
11. Sposób według zastrz. 5 albo 6 albo 7, znamienny tym, że w sekwencji czyszczenia przeprowadza się trawienie w czasie od 30 minut do 4 godz.
12. Instalacja filtracyjna zawierająca co najmniej jeden zbiornik oczyszczania, wewnątrz którego są zainstalowane w układzie pionowym membrany filtracyjne wraz z instalacją zasilającą połączoną ze zbiornikiem oczyszczania, instalację opróżniającą zbiornik oczyszczania, kanały odprowadzania cieczy przenikającej z membran filtracyjnych, co najmniej jeden zbiornik magnezowy na roztwór do czyszczenia membran filtracyjnych oraz instalację doprowadzającą roztwór czyszczący do membran filtracyjnych od strony wypływu przenikającej cieczy, znamienna tym, że instalacja doprowadzająca roztwór czyszczący jest połączona z górną i dolną częścią membran filtracyjnych (3) umieszczonych w zbiorniku oczyszczania (1).

182 907
13. Instalacja według zastrz. 12, znamienna tym, że zbiornik oczyszczania (1) zawiera co najmniej dwa zbiorniki (la, Ib, Ic, Id), które połączone równolegle, przy czym każdy z nich ma umieszczone wewnątrz membrany filtracyjne (3a, 3b, 3c, 3d) zamontowane w układzie pionowym, przy czym zbiorniki (la, Ib, Ic, Id) są połączone ze sobą instalacją opróżniającą (5).
14. Instalacja według zastrz. 13, znamienna tym, że instalacja opróżniająca (5) jest połączona z instalacją zasilającą (2) poprzez zawór odcinający (K) i kanał (21).

* * *