DE2241450A1 - Vorrichtung zum reinigen eines roehrensystems und verfahren zum klaeren einer waesserigen loesung unter verwendung einer solchen reinigungsvorrichtung - Google Patents
Vorrichtung zum reinigen eines roehrensystems und verfahren zum klaeren einer waesserigen loesung unter verwendung einer solchen reinigungsvorrichtungInfo
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Description
Vorrichtung zum Reinigen eines Röhrensystems und Verfahren sum Klären einer wässerigen Xosung
unter Verwendung einer solchen Reinigungsvorrichtung.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen eines Röhrensystems, das an eine Flüssigkeitsquelle angeschlossen
ist, sowie ein Verfahren zum Klären einer wässerigen Lösung, die gelöste und/oder suspendierte Feststoffe enthält, unter
Verwendung eines Röhrensystems mit einer solchen Reinigungsvorrichtung·
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anordnung, um die Innenfläche
eines Röhrensystems von Schlamm zu reinigen, indem man· unter dem Druck der durch das System fließenden Flüssigkeit
elastische Körper hindurchtreibt.
Je mehr Wasser bei Prozessen der Filterung, Ultrafilterung
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und umgekehrter Osmose durch das Filtermaterial oder die Membranfläche
tritt, desto größer ist auch die Menge des dort abgelagerten Schlammes. Dies wirft das ernsthafte Problem
der Minderung der Durchlässigkeit von Filtermaterial oder Membran auf.
Bei den üblichen Prozessen der umgekehrton Osmose, insbesondere
zur Entsalzung, Eindickimg oder Reinigung durch Abscheidung von Flüssigkeiten, setzt die Verminderung der Durchlässigkeit
der semipermeabler! Membran im Laufe der Zeit durch die Schlammablagerung nicht nur das Flüssigkeitsreinigungsverraögen
der Anlage herab, d.h. es erfolgt eine Vorminderung des Gesamtvolumens der pro Zeiteinheit gewonnenen, gereinigten
Produktflüssigkeit, sondern es erniedrigt sich auch die Menge der aus der behandelten Eingangsflüssigkeit abgeschiedenen
Lösungsstoffe, d.h. in der Produktfiüssigkeit nimmt die Menge gelöster Feststoffe zu, womit die Qualität der geklärten
Produktflüssigkeit beeinträchtigt wird.
Bei umgekehrten osmotisehen Prozessen war es bisher üblich,
die Konzentration der Polarisation und die Schlammablagerung an der Membranfläche durch Betriebsbedingungen der Flüssigkeitszufuhr
zu verhindern, die den Flüssigkeitsstrom an der semipermeablen Membran turbulent gestalten. Dazu hat man zur
Verminderung der Verschlammung oberhalb der Membran ein geeignetes Filter im Rohrsystem angebracht.
Diese Maßnahme hat den Nachteil, daß das Filter die Schlammablagerung
nicht völlig verhindert und daß bei einer behandelten Eingangsflüssigkeit, welche die Installation eines Filters
stromaufwärts im Rohrsystem erschwert, z.B. bei einer Flüssigkeit mit feinem Suspensiod oder Ernulsoid, die Abnahme der
Membrandurchlässigkeit im Laufe der Zeit zu schnell erfolgt.
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Ein weiterer Grund für eine niedrige Membrandurchlässigkeit
kann sich insbesondere dann ergeben, wenn beim Eindicken einer wässerigen Lösung von natürlichem Protein, ZoB. von Käsemolke,
Eiweiß oder Fischmehl, an der Membranfläche Fett abgelagert wird. Pur eine Abnahme der Durchlässigkeit kann-ferner
die Ablagerung von Peststoffen aus der Flüssigkeit an der Membran im Verlaufe eines Eindickungsprozesses, der mit
einem Durchgang durch die Membran verbunden ist, v.erantwortlich
sein.
Es ist üblich, die semipermeable Membran eines umgekehrten
osmotischen Systems nach einer bestimmten Betriebsdauer dadurch zu reinigen, daß man den Betrieb stoppt und in das System
eine oder mehrere Schwammkugeln einführt. Wenn eine Flüssigkeit behandelt wird, die eine starke Ablagerung an der
Membran hervorruft, besitzt diese Prozedur nur begrenzten praktischen Wert, weil sie wiederholtes Anhalten und Wiederanfahren
des Betriebes erfordert, was entsprechende Zeitverluste und aus mehreren Gründen zusätzliche Betriebskosten verursacht,
Die vorliegende Erfindung macht es möglich, zu irgend einem günstigen Zeitpunkt des Betriebsablaufes an der Membranfläche
abgelagerten Schwamm zu entfernen und die Röhren automatisch zu reinigen, und zwar 'unter Fortsetzung des normalen Betriebs
des Systems und ohne besonderen Zeitaufwand. Die Erfindung bringt somit viele Vorteile, indem sie z.B. ein Nachlassen
der Durchlässigkeit und eine Verminderung der Qualität der ProduktflUssigkeit verhindert. Dabei verwendet sie einfache,
aber höchst betriebssichere Vorriehtungsteile.
Die Erfindung schafft eine Reinigungsanordnung, die insbesondere
zum Reinigen einer Vorrichtung für die umgekehrte Osmose mit einer zylindrischen, semipermeablen Membran geeignet
ist. Erfindungsgemäß wird mindestens eine Schwammkugel in das Rohrleitungssystem der Vorrichtung eingeführt, die einen
Durchmesser besitzen, der ein- bis zweieinhalb mal so groß ,
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ist wie der Innendurchmesser einer zylindrischen, semipermeablen
Membran, der zwischen 1,2 und 5,1 cm liegt. Die Innenfläche der zylindrischen semipermeablen Membran wird dadurch
gereinigt, daß während des Betriebs der Anlage automatisch und intermittierend solenoidgesteuerte Ventile geschaltet
werden, die die Schwammkugel bzw. -kugeln durch den inneren Durchgang der Membran treiben, wobei hieraus der Schlamm entfernt
wird.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen hervor. Darin zeigen:
Fig.1 ein schematisches Strömungsdiagramm, das eine Ausführung
sform der Erfindung veranschaulichti
Pig.2 ein schematisches Strömungsdiagramm einer anderen Ausführungsform
der Erfindung;
Fig.3 eine Schwammkugel, wie sie erfindungsgemäß verwendet
wird;
Fig.4 eine fragmentarische Schnittansicht, die die Schwammkugel
gemäß Fig.3 zeigt, wie sie durch einen zylindrischen,
semipermeablen Membrankörper läuft und diesen reinigt;
Fig.5 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß verwendetes
Gitter;
Fig.6 eine abgewandelte Aueführungsform des Gitters.
Fig.1 zeigt eine schematische Ansicht eines zylindrischen
semipermeablen Membrankörpers, der mit der automatischen Reinigungseinrichtung gemäß der Erfindung versehen ist. A bezeichnet
ein Röhrensystem, in dem solenoidgesteuerte Ventile 1-6 angeordnet sind. Das System enthält auch Gitter 7,8,
einen zylindrischen, semipermeablen Membrankörper.9, ein Druckregelventil 10 und einen Einlaß 11, durch den eine
Schwammkugel oder Schwammkugeln 21, wie eine davon in Figo3
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dargestellt ist, in das Röhrensystem eingeführt und wieder entnommen werden können, und zwar zwischen den Gittern 7 und
8. ■
Wenn das System A normal arbeitet, sind die solenoidgesteuerten Ventile 1 und 2 offen, die Ventile 3,4,5 und 6 hingegen
geschlossen. Die Eingangsflüssigkeit fließt unter hohem Druck durch das Ventil 1 in den Membrankörper 9· Das Konzentrat
fließt durch die Ventile 2 und 10 heraus. Das Konzentrat ist ein Flüssigkeitsstrom, der die von der Eingangsflüssigkeit
durch die Membran abgeschiedenen Peststoffe enthält. Das geklärte
Produktwasser wird von der Außenseite der Membran durch in Fig,1 nicht dargestellte, übliche Mittel aus dem ·
System abgezogene
Wenn die Innenfläche des zylindrischen semipermeablen Membrankörpers
9 mit den zuvor durch den Einlaß 11 in das Röhrensystem
A eingeführten Schwammkugeln gereinigt werden soll, während die zugeführte Flüssigkeit durch die zylindrische Membran
in der gleichen Richtung fließt, wie es dem IiTormalbetrieb
entspricht, werden die solenoidgesteuerten Ventile 4 und 5 geöffnet und die Ventile 1,2,3 und 6 geschlossen, Auf diese Wei-8e
fließt die zugeführte Flüssigkeit durch das Ventil 5 und das Gitter 7, dann durch den Membrankörper 9, das Gitter 8
und das Ventil 4 zum Ventil 10 und danach zur Auslaßleitung für das Konzentrat, Die Schwammkugeln werden dann vom Einlaß
11 durch den Membrankörper 9' zum Gitter 8 bewegt.
Wie Mgο4 zeigt, reinigt die Schwammkugel 21 die Innenseite
der' zylindrischen Membran 9» wenn sie durch diese hindurchgeht, Ferner sieht man, daß die Schwammkugel elastisch in
©inen dichten, gleitenden Kontakt mit der. Membran gepreßt
wird, so daß sie einen Druck gegen die Membran ausübt, und. diese durch Auswischen säubert. Die Schwammkugel wird von dem
Critter 8'aufgefangen, während die Flüssigkeit weiter durch das
Gitter 8 und dann durch das. golenoidgesteuerte Ventil 4 und
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das Druckregelventil 10 fließt«
Danach werden,um die Schwammkugel 21 in der umgekehrten Richtung
durch den zylindrischen, semipermeablen Membrankörper 9 zu bewegen, die solenoidgesteuerten Ventile 3 und 6 geöffnet,
und die Ventile 1, 2, 4 und 5 geschlossen. Durch die Flüssigkeit wird die Schwammkugel 21 von der der semipermeablen Membran
9 näheren Seite de^ Gitters 8 weggedrückt und durch die
Membran hindurchgetrieben und von der der Membran zugewendeten Seite des Gitters 7 aufgefangen, während die Flüssigkeit
durch das Gitter 7, das Ventil 6 und das Druckregelventil 10 zu der Auslaßleitung für das Konzentrat fließt.
Die solenoidgesteuerten Ventile 1-6 sind über eine elektrische Folgeschaltung mit einem Taktgeber 23 verbunden, der
einen geeignet gewählten Schaltzyklus vorgibt. Die Ventile müssen nicht unbedingt Zweiweg-Solenoidventile sein. Durch
Verwendung von Dreiweg- oder sogar Vierwegventilen kann die Anzahl der Ventile vermindert werden.
Fig.2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung,
nämlich einen Reiniger, in dem die Reinigungskugeln ständig in einem konstanten Durchflußsystem belassen werden können*
Hierin bezeichnet B ein Röhrensystem mit solenoidgesteuerten
Ventilen 12-15. Es aind ebenfalls Gitter 16,17, ein zylindrischer,
semipermeabler Membrankörper 18f ein DruckregelventilL
19 und ein Einlaß 20 vorhanden, durch den zwischen die Gatter
16 und 17 eine Schwammkugel oder Schwammkiigeln eingeführt
μη<3 entfernt werden können. In vorbestimmten Zeitabständen
V»ird das Ventilpaar 12 und 14 geöffnet und gleichzeitig das
Ventilpaar 13 und 15 geschlossen und umgekehrt» Jlurch die Wiederholung
dea öffnungs- und Schließzyklus in regelmäßigen Abständen
wird die Innenfläche des zylindrischen,, semipermeablen Membrankörpers 18 automatisch und intermittierend gerei-?
nigtf indem die Kugel oder die Kugeln zwischen den Gittern 16
und 17 hin- und herläuft bzw. -laufen.
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Die in den zuvor "beschriebenen Anordnungen verwendete Schwammkugel
21 (siehe Figo3) besitzt vorzugsweise geschlossene,
nicht miteinander verbundene Zellen, obwohl auch eine offene, verbundene Zellst-ruktur nicht unbrauchbar wäre. Während des
Betriebes tritt die Schwammkugel 21 durch keines der solenoidgesteuerten
Ventile und es besteht keine Gefahr, daß sie von' einem Ventil festgehalten wird oder eines der Ventile verstopft.
Dies macht die Anordnung betriebssicher.
Bei bestimmten Eingangsflüssigkeiten ist es notwendig, das System nur in relativ langen Zeitabständen zu reinigen. In
einem solchen Falle können die solenoidgesteuerten Ventile natürlich durch Ventile ersetzt werden, die man von Hand
schalten kann. Die Gitter 7 und 8, die die Schwammkugeln auffangen, können Maschengitter, Roste oder Schirme irgendeiner
Art sein, deren Maschendichte eng genug ist, daß sie den Durchgang der Schwammkugeln verhindern,, dabei aber so weit
als möglich, um den Strömungswiderstand auf einem Minimum zu halten. Die Gitter 7 und 8 bzw. 16. und 17 können z.\B., wie
dies in Figo5 dargestellt ist, in'der Weise installiert werden,
daß man die aneinanderstoßenden Enden der Röhren 22 und
22' nach außen biegt und das Gitter zwischen diese umgebogenen Flansche einspannt, oder dadurch, daß man, wie Fig.6
zeigt, das angrenzende Ende einer Röhre 22' zu einer zylindrischen
Form erweitert und in dieses Ende ein zylindrisch geformtes Gitter einsetzt.
Die erfindungsgemäß erzielten vorteilhaften Wirkungen einer
Anordnung nach der Erfindung werden anhand der folgenden Beispiele dargelegte
Unter Verwendung einer zylindrischen, semipermeablen Membran 9 mit einem Innendurchmesser von 13 mm und unter Anwendung
eines Eingangsdruckes von 42 at wurden bei der Entsalzung
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— C —
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von Salzwasser folgende Ergebnisse erzielt. Die dabei verwendete Schwamakugel 21 entsprach in ihrer Qualität einem
handelsüblichen Kuchenschwamm.
Eingangswerte Werte nach Vierte nach Reinigung
400 Std. Be- mit Schwammkugel mit trieb 25 mm 0
Permeabilität 1,O5m5/m2 tgl. 0,82m5/m2 1,03mVra2 tgl.
tgl.
Salzabscheidg. 94,5^ 94,1$ 94,6$ ·
Der in Beispiel 1 beschriebene Vorgang wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß an Stelle von Salzlösung !Pischmehl-Lösungswasser
behandelt wurde. Die Schwammkugel 21 entsprach der. im Beispiel 1 verwendeten. Die Ergebnisse waren folgende:
Eingangswerte Werte nach Werte nach Reini-
8 Std. Betrieb gung mit Schwaram-
kugel mit 25 mm 0
Permeabili- O,71m5/m2 tgl. 0f43m3/m2 0,69m5/m2 tgl.
tat tgl.
Proteinab- 97,5^ 96,9$ 97,1$
scheidung
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei die Salzlösung durch Abfallzellstofflüssigkeit ersetzt
wurde» Die Schwammkugel 21 entsprach einer im Handel erhältlichen
Schwammgummimatte. Es wurden die folgenden Resultate erzielt:
Eingangswerte Werte nach Werte nach Reini-
15 Std. Betrieb gung mit Schwamm-
kugel mit 25 mm 0
Permeabili- 1,35m5/m2 tgl. 0,26m3/m2 tgl. 1,36m5/m2 tgl.
CSB-Abscheidg. 96,7$ 95,4$ 96,3$
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Unter den gleichen Bedingungen wie für Beispiel 1, ausgenommen, daß die Salzlösung durch Abfallzellstofflüssigkeit, die
Hemizellulose enthielt, ersetzt war, wurde die Versuchsanlage etwa 30 Stunden lang betrieben. Bei einem 30-s.tündigen Durchlauf
wurde die Anlage nach 15 Stunden gestoppt und die semipermeable Membran wurde einmal gewaschen. In dem anderen
Durchlauf wurde die Anlage automatisch jede Stunde· gewaschen. Es wurden folgende Durchschnittswerte für die Permeabilität und die mittlere CSB-Abscheidung gemessen;
Durchlauf wurde die Anlage automatisch jede Stunde· gewaschen. Es wurden folgende Durchschnittswerte für die Permeabilität und die mittlere CSB-Abscheidung gemessen;
Permeabilität CSB-Abscheidung
eine Reinigung nach 15 Std. 0,4OmV^2 ^S1· 96,9$
Stündliche Reinigung 0,87mVm2 ^S1· 97*1$
Stündliche Reinigung 0,87mVm2 ^S1· 97*1$
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Claims (8)
1. Vorrichtung zum Reinigen einen Röhrensyotems, das an eine
Flüssigkeitsquelle angeschlossen ist, gekennzeichnet
durch
Ventile (1-6, 12-15), mit deren Hilfe die Richtung des FlüBsigkeitnstromes durch da3 Röhrensyatem (A,B) umkehrbar
ist,
mehrere, ihi Abstand voneinander im Röhrensystem angeordnete
Gitter (7,8; 16,17), und
mindestens einen festen, kompressiblen und elastischen
Körper (21), der zwischen den Gittern (7,0; 16,17) im Röhrenaystem
angeordnet ist und eine Größe aufweist, die ihn befähigt, sich unter dem Druck der Flüssigkeit zwischen
den Gittern hin- und herzubewegen und dabei an den
Innenwänden des Röhrensystems entlangzuwischen, um diese zu reinigen.
2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Körper eine Schwamrnkugel ist, mit einem
Durchmesser, der mindestens so groß ist wie der innere Durchmesser von mindestens einem Teil des Röhrensystems*
3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schwammkugel etwa zwischen dem ein-
und dem zweieinhalbfachen des inneren Durchmessers mindestens eine3 Teiles des Röhrensystems ist.
4· Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet,
daß das Röhrensystem zwischen benachbarten Gittern frei Von Ventilen ist·
5» Yßrriöfatuag liaöh Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet* daß
»wischen benachbarten Gittern ein Einlaß (11»2Ö) äum
Einführen uiiä Herausnehmen dea elastischen Köipera (2t)
; angeordnet ist* . ' " : ' ■ · . ' .' \ . ■■ ''■.■;■ ' ■ '. .
■ ■■■.. ■■ »■ ■ ■.■■.■·■
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22A145Q
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche^ dadurch
gekennzeichnet , daß im Röhrensystem zwischen zwei benachbarten Gittern eine röhrenförmige, halbdurchlässige
Membran (9, 18) angeordnet ist und daß die Flüssigkeitsquelle eine Eingangsflüssigkeit mit gelösten und/oder suspendierten
Feststoffen liefert.
7. Vori-ichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein'zyklisch arbeitender mit
den Ventilen verbundener Taktgeber (23) einen automatischen Reinigungszyklus steuert.
8. Verfahren zum Klären einer wässerigen Lösung, die gelöste und/oder suspendierte Feststoffe enthält, unter Verwendung
eines Röhrensystems mi,t einer Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet ,
daß die zugeführte Lösung durch die röhrenförmige, halbdurchlässige Membran geleitet wird, wobei einerseits ein
Konzentrat gewonnen wird, das einen größeren Anteil an gelösten und/oder suspendierten Feststoffen enthält als die
Eingangsflüssigkeit, und andererseits ein durch die Membran hindurchgetretener Strom geklärten Wassers, und daß während
des Fließens der Eingangsflüssigkeit deren Strömungsrichtung durch die Membran in regelmäßigen Zeitabständen
umgekehrt wird und gleichzeitig der elastische, kompressib-Ie Körper durch das Innere der Membran gedrückt wird, um
aus dieser den abgesetzten Schlamm zu entfernen.
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Λ .
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