SE427085B - Anordning for vattenavsaltning och -rening genom omvend osmos och ultrafiltrering - Google Patents

Description

ß 7900470-1t f: níngstrycket åtminstone delvis även värkar på membranen. I detta sam- manhang màste hänvisas till att membranens återanvändbarhet är en viktig faktor för avsaltningsanläggningars ekonomi. Enligt erfarenhe- ten utgör membrankostnaderna ca 20 % av hela anläggningskostnaden, alltså om man utgår från nuvarande membranpris av ca 250 kr/m2 en av- sevärd kostnad. Särskild betydelse måste tillmätas detta problem om anläggningen används för behandling av förorenade avloppsvatten var- vid membranen ofta måste rengöras. Vid alla kända anläggningar är det- ta förenat med avsevärd kostnad.

Föreliggande uppfinning har till uppgift att åstadkomma en för- bättrad vattenavsaltnings- och vattenreningsanordning av inledningsvis nämnt slag som trots relativt låg tillverkningskostnad är lätt monter- bar, har få olika byggelement och skyddar membranen genom att de inte påverkas av hopspänningstrycket utan uteslutande av det införda rå- vattnets tryck.

Denna uppgift löses genom att plattstapeln är hopspänd vid kanten, har en genomgående.mittöppning för att leda in råvattnet och att bärplattorna utanför ledarplattornas kanter ligger tätande på va- randra med en förtjockad kantdel och innanför denna kanttätning har genomgående på varandra lagda, till avledande av bruksvattnet tjänan- de häl vilka mot plattmitten över en genom minskad tjocklek av bär- plattornas kantdelar bildad spalt står i förbindelse med membranens filterskikt.

Andra detaljer hos uppfinningen framgår av underkraven.

Nedan beskrives.en föredragen utföringsform av uppfinningen i detalj med hjälp av bilagda ritningar. Därvid visar fig 1 ett radial- snitt genom en uppfinningsenlig anordning för vattenavsaltning och -rening, fig 2 ett uppsprängt visat oentralsnitt genom den uppfin- ningsenliga vattenbehandlingsanordningen i något mindre skala, fig 3 en gentemot fig 1 förstorad delsektion genom en ändplatta med en tät- ningsbox för införande av en provsond, fig 4 ett förstorat avbrutet diametralsnitt genom en bärplatta enligt utskärningarna IVa, IVb, IVc i fig 2, fig 5 en avbruten planvy av en ledplatta och fig 6 ett tvärsnitt enligt linje VI - VI i fig 5- Med hänvisning till ritningarna framhållas att antalet platt- element kan väljas godtyckligt stort. Ritningarna visar mellan änd- plattorna olika antal led- och bärplattor varvid deras antal endast av ritningstekniska skäl valts litet och olika.

Anordningen enligt fig 1 består av två relativt tjookväggiga 7900470-1 w ändplattor 10 och 20. Mellan dessa ändplattor 10 ligger bärplattor 30 och ledplattor 40 som är anordnade omväxlande staplade. På ledplattor- na befinner sig yttre tätningar 50 och inre tätningar 60. På bärplat- tornas motliggande sidor ligger de med filterskikt underlagda membra- nen 70. Som ledplattornas 40 radiala yttre begränsningar och yttre tätningar 50 tjänar hållringar 80. Till sammanhållning av plattsta- ' peln tjänar ett flertal spännbultar 90 som är anordnade runt omkring plattstapelns omkrets och förankrade i ändplattorna 10 och 20. För kontroll av vattenbehandlingsanordningens behöriga arbete är anordnat en sond 100. Mitt i de företrädesvis som cirkelskiva utbildade änd- plattorna 10 och 20 befinner sig en mittöppning 11 genom vilken det för avsaltning avsedda râvattnet ledes. på ritningen underifrån upp- åt. Vidare är ändplattorna 10 och 20 försedda med en eller flera ra- dialt riktade permeatavledningshål 12. Dessa hål 12 mynnar i ett axi- alt riktat permeatavledningshål 13 som ligger i radial riktning utan- för hållringarna 80.

Formen av de mellan ändplattorna 10 och 20 liggande bärplattor- na 30 framgår särskilt tydligt av fig 4. Bärplattorna 3% är försedda med en plan parallell kantdel 31 vars axialt riktade ändytor ligger tätande mot varandra resp mot ändplattornas 10 och 20 ändytor. För tätning är i den ena axialt riktade ändytan på kantdelen 31 anordnad en runt omkring gående O-ringstätning 32. Innanför ringtätningen 32 är i bärplattorna 30 anordnade axialhål 33 som vid hopsättningen är inriktade mot ändplattornas axialhål 13. Hålet 33 kan vara cylindriskt men är företrädesvis så utbildat att det vidgar sig något från mitten utåt för den nedan beskrivna sonden 100. Den till hålet 33 anslutande delen av bärplattan 30 har en något mindre tjocklek så att vid stap- lade bärplattor spalter bildas genom vilka på sätt som närmare be- skrivs nedan permeatet kan nå axialhålet 33. Mot mitten minskas bär- plattans 30 axiala tjocklek bortom en avsatsyta 35 så att avståndet mellan närliggande bärplattor 30 i detta område ständigt ökar mot mit- ten. Bärplattans snett gående väggdelar bildar mellan avsatsytan 35 och en krage 36 upplag för de med ett filterskikt 72 underbelagda cir- kelringsformade membranen 71. Kragarna 36 befinner sig omedelbart in- till ett mitthål 37 i bärplattan 30. Detta hål 37 är inriktat mot mitthålet 11 i ändplattorna 10 och 20.

I det skivformiga mellanrummet mellan de enskilda bärplattorna resp mellan ändbärplattorna och de motsvarande ursparat utbildade an- gränsande ytorna på-ändplattorna 10 och 20 ligger ledplattorna 40 7900470-1 c (fig 5 och 6). Medan bärplattorna 30 företrädesvis består av korro- sionsbeständig metall eller plast är ledplattorna 40 gjorda av plast.

Ledplattorna som till en större del väsentligen har parallella väggar, har en förtunnad mittdel 41 som går igenom mitthålen 11, 37 så att cylindriska håldelar 42 (fig 1) uppstår i dessa mitthål. Ledplattor- nas 40 förtunnade mittdelar 41 är försedda med trånga radiala slitsar 43 så att denna mittdel på ledskivan kan överta en övertrycksventils funktion om ett övertryck uppstår vid igensättning av ett plattele- ment. Denna öppningsbara mittdel 41 i ledskivan kan då utan att hela anläggningen faller ut kortsluta ett plattstapelelement varvid sedan övertrycket försvunnit plattan åter stänger normalt. Vid ledplattans ytterkant befinner sig inskärningar 44 mellan vilka tänder 45 kvar- står. Dessa tänder uppbär en U-format profilerad ringtätning 50 som emellertid endast når så långt ut över de enskilda tänderna att delar av inskärningarna bildas som övergångskanaler mellan de båda led- plattssidorna. Det är att märka att de U-formigt profilerade yttre ledplattstätningarna 50 kommer att ligga an mot närliggande bärplat- tor resp ändplattsytor. Trycket av det i inskärningarna 44 överström- mande permeatet sörjer för god tätning av ledplattskanterna.

I de ovan nämnda oylindriska kamrarna 42 i mitthålet mellan ledplattornas 40 mittdelar 41 befinner sig två L-formigt profilerade tätningsringar 61 och 62 (fig 1). Denna inre tätning 60 är tvådelad för att på detta sätt underlätta montaget. Tätningens 60 varandra motliggande skänklar griper kring härplattans 30 ringformade kragar 36 och täcker de på bärplattsytorna anordnade membranen och filter- skikten. ' Av ovanstående beskrivning framgår att det vid mitthålets 11 nedre ände inkommande råvattnet kan rinna sicksackformigt radialt ge- nom plattstapeln. Vid fig 1 däms först råvattnet upp framför en mitt- del 41 av ledplattan så att råvattnet strömmar längs ledplattan 40 ra- dialt utåt, omledes sedan vid inskärningarna 44 till motliggande sida av ledplattan och strömmar sedan åter radialt mot mitten och når den efterföljande cylindriska kammaren 42. De först konvergerande och där- på divergerande strömningssektionerna sörjer för att plattstapelns ytterdel har en större yta än innerdelen. Vid slutet av genomström- ningen rinner det icke avsaltade eller renade och därmed uppkoncent- rerade restvattnet åter av vid mitthålets 11 övre ände. Ovanstående beskrivning av genomströmningen visar att de inre tätningarna 60 av det tillströmmande råvattnet trycks mot de med membran och filter- 79ÛÛlæ70-1 a: skikt täckta bärplattsytorna. Liksom vid de yttre U-formade tätning- arna 50 kan membranfilterskíktanordningen endast påverkas motsvarande råvattnets maximala tryck enär hopspänningstrycket med spännbultarna 90 endast verkar på bärplattornas kantdelar 31.

Enligt ovan sträcker sig de ringformade membranen 71 i radial riktning från ringkragen 36 till hållringens 80 inre omkrets och i särskilda fall till avsatsytan 35. Det under membranet d v s mellan membranet 71 och bärplattsytan anordnade filterskiktet 72 sträcker sig däremot alltid till avsatsytan 35. Därför kan det genom membranet 71 strömmande permeatet under den U-formade tätningen 50 nå bärplat- tans 30 avsatsyta 35. För att permeatet nu från denna avsatsyta 35 skall kunna nå spalten 34 och därmed det axiala hålet 33 och 13 och därmed permeatavledningshålet 12 är hållringarna 80 vid sin radialt utåtliggande omkretsyta försedda med fina spår som företrädesvis är utförda genom räffling.

Filterskikten är i princip dräneringsskikt för permeatavled- ning och består exempelvis av fin väv med en tjocklek av ca 0,1 mm vid ett trådavstånd av ca 25 mikron. Det må i detta sammanhang nämnas att håll- resp vattenledningarna 80 i axial riktning har en tjocklek som motsvarar djupet av avsatsytan 35 minskat med filterskiktets tjocklek.

Den uppfinningsenliga anordningen för vattenavsaltning och vattenrening har talrika fördelar enligt nedanstående uppräkning. An- vändbarhet i alla tryckområden intill 100 bar, mycket enkel montering utan monteringshjälpmedel, inga tillsatstätningar vid ändplattorna, ingen deformation av membranen genom tätningarna, ringa förspänning av spännstagen och därför ringa deformation av tätningarna, fullkom- lig kapsling av permeatrummet, bortföring av permeatet som tryckvat- ten, ingen tomgång av modulen vid störningar, fritt avlopp för perme- atet genom filterskiktet och hållringens kant, fullständig utklädnad av innerrummet genom membranen och tätningarna, fritt materialval (me- tall eller plast) för ledskivorna, entydig strömningsriktning av rå- vattnet över membranen, ledskivorna behöver ingen särskild ytbehand- ling, uppläggning av membran och filterskikt på en plan yta, avled- ning av permeatet åt sidan utan hål eller slitsar i upplagsytan.

En särskild fördel uppstår vid användning av den uppfinninga- enliga anordningen för rening av avloppsvatten. Den här med vissa tidsintervall nödvändiga rengöringen av membranen från avlagringar (alger, slam) betyder endast ett mycket ringa driftavbrott. Membranen

Claims (13)

7900470-1 <1 dimensioneras i detta fall så att de när till avsatsytan 35 och lig-fl'“ ger därmed kvarhållna genom hållringen 60 fast på bärplattan. Sedan spännbultarna lossats kan bärplattorna en för en tas av stapeln, av- torkas eller avspolas och därpå genast staplas igen. Membranen för- blir härvid släta och oskadade liggande på sin plats. Den uppfinningsenliga anordningen för vattenavsaltning kan un- der driften på särskilt enkelt sätt prövas på de enskilda plattele- mentens riktiga funktion. Härtill tjänar en sond 100 i form av en rör- stång 101 som kan föras in genom en i ändplattan 10 inskruvad tät- ningsbox 102. Tätningsboxen 102 är med en tätningsring 103 tätad mot ändplattan 10 och med en U-formad ringtätning 104 mot rörstången 101.' Rörstången 101 vars ytterdiameter är mindre än hålet 33, har vid sin främre ände två kolvavsnitt 105 och 106 vilkas medelavstånd motsvarar tjockleken hos en bärplatta 30. Mellan de båda kolvavsnitten 105 och 106 finns ett radialt hål 107 som står i förbindelse med rörstångens 101 inre. För provning av avsaltningsanordningen kan rörstången 101 d v s sonden 100 skjutas in så att området mellan de båda kolvavsnit- ten 105 och 106 kan ta emot permeatet från ringspalten 34 vilket då kommer ut ur rörstångens 101 yttre ände och där kan undersökas och mä- tas. I förbindelse med kolvavsnitten 105 och 106 är det lämpligt att så utforma de enskilda bärplattornas hål 33 att de divergerar något från mitten utåt och endast i mittdelen har en diameter som motsvarar diametern hos kolvavsnitten 105 och 106. Utanför tätningsboxen 102 kan på rörstången 101 göras markeringar för avläsning av sondens 100 läge i förhållande till plattstapeln. P a t e n t k r a vi

1. Anordning för vattenavsaltning och vattenrening genom om- vänd osmos och ultrafiltrering bestående av mellan två ändplattor in- spända, omväxlande på varandra staplade tallriksliknande bärplattor och vattenledplattor och mellan bärplattor och ledplattor liggande, med ett filterskikt underlagda ringformade membran vilka i radial riktning på membransidan överströmmas av råvatten och på filtersidan avleder permeatet, k ä n n e t e c k n a d av att plattstapeln är hopspänd vid kanten (90) och har en genomgående mittöppning (11, 37) för inledning av råvattnet och att bärplattorna (30) utanför ledplat- I -tornas (40) kant ligger tätande på varandra med en förtjockad kant- del (31) och innanför denna kanttätning (32) har genomgående på va- v: randra lagda till avledande av permeatet tjänande hål (13, 33) Vilka mot plattmitten över en genom minskad tjocklek av bärplattskantdelar- na (31) bildad spalt (34) står i förbindelse med membranens (71) fil- terskikt (72).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ledplattorna (40) vid utkanten är försedda med övergripande U-formigt : profilerade tätningsringar (50) som på sina motliggande sidoytor stö- der sig mot de med membran (71) och filterskikt (72) täckta bärplat- torna (30). 1

3. Anordning enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a d av att ledplattorna (40) med sin mittdel (41) täcker plattstapelns mitt- hal (11, 37) och delar detta 1 eylinariska kamrar (42) som förbinder två varandra motliggande membran- och filterskikttäckta ytor av lika barpiattor (30) och att på utkanterna ieapiattorna (40) innanför de Uëformigt profilerade tätningsringarna (50) har axialt riktade vatten- övergångsöppningar (44)-

4. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att ledplattorna (40) vid sin ytteromkrets är försedda med en mångfald inskärningar (44) som i sin av den U-formiga tätningsringen (50) icke täckta del bildar råvattenövergángskanaler mellan de båda ledplatts- sidorna.

5. Anordning enligt krav 3 och 4, k ä n n e t e c k n a d av att ae delar (41) av leaplattnrna (40) som tänker piattstapeins mitt- hål (37) är utbildade med förminskad sektion och har mittdelar (43) som vid övertryck öppnar sig reversibelt.

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att övertryckssäkringen bildas av ett flertal av trånga radiala slitsar Mm.

7. Anordning enligt krav 1 - 6, k ä n n e t e c k n a d av att bärplattornas (30) mittöppningar (37) är omgivna av två varandra täckande L-formigt profilerade tätningsringar (61, 62) vilkas fria skänklar täcker över de på båda sidor mot bärplattorna (30) anliggan- de membranen (71) och filterskikten (72).

8. Anordning enligt krav 1 - 7, k ä n n e t e c k n a d av att fïlterskikten (72) i radial riktning når ut över membranen (71) och de med sina omkretstätningar (50) försedda ledplattorna (40) och vid sin överskjutande kantdel står i förbindelse med permeatavled- ningsspalten (34) mellan närbelägna bärplattor (30). 7“ É.

9. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att 7900470-1 '79001170-1 ledplattornas (40) omkretstätningar (50) är omgivna av en hållring (80) vars ena axialt riktade ändyta ligger an mot den överskjutande kentaelen på menbrenets (71) filterekikt (72) een vers raaialt rikta- de yttre omkretsyta är försedd med fina spår genom vilka permeatet från filterekiktet (72) kan na spalten (34) mellan närliggande bar- plattor (30).

10. Anordning enligt krav 9,“ k ä n n e t e c k n a d av att de fina spåren är utbildade som en yttre räffling på hållringarna (80).

11. Anordning enligt krav 1 - 10, k ä n n e t e c k n a d av att ledplattorna (40) består av plast och bärplattorna (30) företrä- desvis av korrosionsbeständig metall eller plast.

12. Anordning enligt krav 1 - 11, k ä n n e t e o k n a d av att som filterskikt (72) används en fin plastväv som företrädesvis har en tjocklek av ca 0,1 mm vid ett trådavstånd av ca 25 p.

13. Anordning enligt krav 1 - 12, en provsond, bestående av en rörformig manöverstång (101) som är in- förbar genom en packningsbox (102) vilken är anordnad i ändplattan (10) koaxialt med bruksvattenshålet (13) med ett sondhnvud som mellan två motsvarande bärplattsavståndet anordnade kolvartade förtjockningar (105, 106) har ett i det inre av manöverstången ledande radialt hål (107). k ä n n e t e c k n a d av