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EP0881940A1 - System für die membranfiltration im querstromverfahren - Google Patents

System für die membranfiltration im querstromverfahren

Info

Publication number
EP0881940A1
EP0881940A1 EP97938736A EP97938736A EP0881940A1 EP 0881940 A1 EP0881940 A1 EP 0881940A1 EP 97938736 A EP97938736 A EP 97938736A EP 97938736 A EP97938736 A EP 97938736A EP 0881940 A1 EP0881940 A1 EP 0881940A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
membrane
membrane modules
module
group
jacket
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97938736A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eduard Hartmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bucher Guyer AG
Original Assignee
Bucher Guyer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bucher Guyer AG filed Critical Bucher Guyer AG
Publication of EP0881940A1 publication Critical patent/EP0881940A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06—Tubular membrane modules
    • B01D63/069—Tubular membrane modules comprising a bundle of tubular membranes

Definitions

  • the invention relates to a system for membrane filtration in a crossflow process with a number of membrane modules, each comprising one or a bundle of several membrane tubes, the walls of which function as separating membranes, and a tubular module housing for receiving the membrane tubes, for supplying a medium to be filtered as Retentate and for removing the filtrate as permeate, each membrane module each having a connecting flange for feeding and removing the retentate, and at least one further connection opening for removing the permeate.
  • Cross flow filtration is pressure filtration.
  • the product to be filtered flows at a predetermined speed across the direction of passage and along the surface of the filter or the filtration membrane.
  • the cross flow largely prevents deposits of solids on the surfaces of the filters, thereby enabling a long-lasting operating time without clogging of the filters.
  • Such membrane modules are often designed as so-called tube or capillary modules, in which one or more
  • Capillary tubes or tubes are combined in a bundle-shaped unit.
  • the separating membrane is applied to the inside or outside wall of the pipes.
  • one execution type are in one module 19 Me branch tubes with 1/2 inch inner diameter combined into a bundle.
  • a retentate with a predetermined pressure flows through these 19 tubes simultaneously and in parallel. After passing through the filter membranes, the permeate flows through two connections on each membrane module.
  • Membrane tubes with small diameters up to about 4mm are economical.
  • the membranes used are mostly made of ceramic, they have a separation behavior in the microfiltration range with separation limits of 5 nm - 100 n.
  • the membrane modules then have a high proportion of membrane area per volume of the module.
  • the small diaphragm tube diameter favors blocking with solids.
  • modules connected in series are high, up to 16 modules per series are known, they are connected to each other via 180 degree elbow bends. If the group also includes only 5 series run in parallel, 80 modules must be arranged as compactly as possible in one unit. For this purpose, the individual modules are mounted on support arms, and the numerous retentate-side and permeate-side connections created. The following problems arise:
  • Separation membranes have a limited lifespan.
  • the membrane modules are therefore wearing parts, they have to be replaced at certain intervals.
  • the effort for assembly and disassembly is enormous due to the large number of connections.
  • the permeate connections are usually fed to a manifold via flexible transparent hoses.
  • the large number of the permeate connections are usually fed to a manifold via flexible transparent hoses.
  • the invention is therefore based on the object of largely solving the problems mentioned.
  • each membrane module has at least four further connecting elements, at least two of which are used as
  • connection openings for the discharge of the permeate which are arranged laterally arr ⁇ v jacket of the module housing, that the membrane modules are connected laterally via the connecting elements located on the jacket to at least one group of membrane modules and that the permeate of the membrane modules of each group via the jacket lying connection openings is discharged through the laterally connected membrane modules.
  • connection elements are designed as connecting flanges.
  • a preferred embodiment of the system is characterized in that the axes of all further connecting elements for all membrane modules of a group lie in the same plane, each membrane module having a first and a second pair of connecting elements, all on a first or on a second common axis lie.
  • the membrane modules can be exchanged and connected to one another via the side-mounted connection flanges for the removal of the permeate in a modular system.
  • the interconnected Merftbran modules form a self-supporting construction.
  • Fig. 1 shows an inventive system for Front view of membrane filtration
  • FIG. 2 is a side view of the system according to FIG. 1,
  • Fig. 4 shows a cross section through blind support elements for connecting side by side
  • 5a, 5b, 5c, 5d details of a membrane module for a system according to FIGS. 1 and 2, which can be pushed in and out with its connecting flanges in the system,
  • 6a, 6b, 6c details of a one-piece component for connecting a plurality of adjacent membrane modules in a system according to the invention
  • FIGS. 7 is a view of a spreading tool for mounting a membrane module in a group of a system according to FIGS. 1 and 2,
  • FIG. 8 shows a section of an alternative arrangement of an inventive system for membrane filtration in a side view
  • FIG. 10 shows a view of a further embodiment of blind support elements for connecting membrane modules lying vertically one above the other in a system according to the invention.
  • Fig. 1 and Fig. 2 show a front and side view of a group of 80 membrane modules in a system for membrane filtration.
  • eight tubular module housings 1 to 8 can be seen, which are mounted like a wall one above the other and in series in a group 16.
  • the module housing 1 is connected in series with the module housing 2 via a 180 degree pipe bend 9, likewise the subsequent module housing 2 with 3 via pipe bends 10 etc. to module housing 7 with 8 via pipe bends 15.
  • the pipe bends 10, 12, 14 are also in the Side view according to FIG. 2 recognizable.
  • All groups 16 to 17 are supplied with a medium to be filtered as retentate via a collecting line 18 on their lowermost modules 1 etc.
  • the retentate flows upwards under pressure through the series of modules 1 to 8 etc. and is discharged through a second manifold 19 on the last modules 8 etc.
  • each module housing 1 to 8, etc. carries at its ends a connecting flange 20, 21, etc. for the retentate and each 22, 23, 24, 25 etc. for removing the filtrate as a permeate.
  • the connecting flanges 22, 23 or 24, 25 etc. for the permeate are all on a first 26 or second common axis 27 and connect the module housings 1 to 8 etc. for removing the permeate.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show, the permeate is discharged from the axes 26, 27 etc. of groups 16 to 17 etc. via collecting lines 28, 29 located at the top.
  • the downward facing eat flanges of the bottom module housing 1 etc. are connected to one another by two connecting lines 30, 31, each of which has an outlet 32 for Have cleaning and are stored on foot profiles 33, 34.
  • the groups 16 to 17 etc. of module housings 1 to 8 etc. are thus self-supporting on the foot profiles 33, 34 via the per eat flanges 22 to 25.
  • 3a shows a view of a flange 21 for the retentate, which is attached to a module housing 4 at the end, and two flanges 24, 25 for the permeate, which are produced in a common molded part.
  • 3a to 3d also show a bundle 35 of membrane tubes which are arranged in the module housing 4 in a manner known per se as filtration elements. The retentate flows on the flange 21 into the membrane tubes, while the permeate penetrates their walls and flows through the module housing 4 and the flanges 24, 25.
  • the flanges 24, 25 form a pipe connection for the discharge of the permeate, the inside diameter of which is larger than the diameter of the enveloping cylinder of the bundle 35. Therefore, the permeate flow along the axes 26, 27 in FIG. 1 to the collecting lines 28, 29 sufficient space to flow past the bundle 35 according to FIGS. 3a to 3d.
  • the pipe connection formed by the flange 24 has a support surface 38 for the use of a not shown here
  • This spreading tool is used between the support surface 38 and a corresponding support surface on the pipe connection of the next but one adjacent membrane module in order to be able to move the next membrane module in between freely during assembly.
  • the tubular module housings 1 to 8 and those of the adjacent groups 16 to 17 are held only at their ends by the permeate flanges 22 to 25 etc. 4 shows in a vertical section through permeate flanges 24, 25 blind support elements 36 which support module housings lying horizontally next to one another with their membrane tube bundles 35.
  • the Support elements 36 can also be advantageously offset against the permeate flanges 24, 25 from the ends of the module housings 1 to 8 etc. to the center thereof.
  • FIG. 5a to 5d show a module housing 1 which, together with its connecting elements 24 ', 25' for the permeate, can be pushed in and out between connecting pipes 37 connected to these connecting elements.
  • the detail A in Fig. 5d shows a snap connection 38 on the connecting tube 37, which the module housing 1 at
  • the connecting elements 24 ', 25' of FIG. 5b are designed accordingly in order to enable the insertion and removal here as well.
  • a one-piece tubular component 39 for connecting and discharging the permeates of several module housings 1.
  • a component 39 can replace the 16 connecting flanges along the axis 26 or 27 according to FIG. 1.
  • the detail A in FIG. 6c shows a snap connection 38 on the connecting tube 39, which in this case also locks the module housing 1 when it is inserted into the component 39.
  • Fig. 7 shows an expanding tool 40, ⁇ which is supported on the connecting flanges 21 of two for the retentate module housing 3, 5, which are adjacent to be assembled module housing 4 a.
  • the spreading tool 40 comprises a threaded sleeve 41 which, when rotated by hand on a toggle 42, moves two opposing threaded bolts 43, 44 against one another.
  • FIG. 8 shows a side view of a detail of an arrangement of a system for membrane filtration that is alternative to the system according to FIG.
  • the groups 16 'to 17' of membrane modules connected as series are arranged horizontally in this alternative arrangement.
  • the retentate inputs 18 'of the groups are supplied by a manifold, not shown.
  • connecting flanges 22 ', 23' etc. for the permeate always connect module housings of different groups 16 'to 17'.
  • the supply and discharge of retentate and permeate via collecting lines correspond to the arrangement according to FIGS. 1 and 2.
  • the arrangement according to FIG. 8 can offer advantages in that the lateral spacings of the groups 16 ′ to 17 ′ caused by the connecting flanges 22 ′, 23 ′ etc. can be narrower.
  • FIG. 9 shows an arrangement of connecting elements 22 ′′ on adjacent module housings 1 ′′, the distance from the end flanges 21 ′′ of the module housing 1 ′′ for the retentate being greater than three times the diameter of a module housing 1 ′′.
  • This arrangement offers the advantage over that according to FIG. 1 that the module housings are supported more uniformly over their entire length and that the support function of the 180 degree arches 9 ′′ is better utilized for the retentate.
  • FIG. 10 shows a view of a further embodiment of blind support elements 36 'for connecting membrane modules 1' lying vertically one above the other in a system according to the invention.
  • Such support elements 36 ' can be present between adjacent membrane modules 1' along their entire length. Similar to the arrangement according to FIG. 9, they serve to uniformly stabilize the membrane modules 1 '.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Das System umfasst eine Anzahl von Membranmodulen (1-8), jedes umfassend eine oder ein Bündel von mehreren Membranröhren, deren Wände die Funktion von Trennmembranen haben, sowie ein rohrförmiges Modulgehäuse zur Aufnahme der Membranröhren. Jedes Membranmodul (1-8) weist je einen Verbindungsflansch (20, 21) zur Zu- und Abführung des Retentates auf, sowie vier weitere seitlich angeordnete Verbindungsflansche (22-25) für die Abführung des Permeates. Diese Verbindungsflansche (22-25) halten die Membranmodule (1-8) selbsttragend in ihrer Gruppe.

Description

System für die Membranfiltration im Querstromverfahren
Die Erfindung betrifft ein System für die Membranfiltration im Querstromverfahren mit einer Anzahl von Membranmodulen, jedes umfassend eine oder ein Bündel von mehreren Membranröhren, deren Wände die Funktion von Trennmembranen haben, sowie ein rohrförmiges Modulgehäuse zur Aufnahme der Membranröhren, zur Zuführung eines zu filtrierenden Mediums als Retentat und zur Abführung des Filtrates als Permeat, wobei jedes Membranmodul je einen Verbindungsflansch zur Zu-und Abführung des Retentates, sowie mindestens eine weitere Verbindungsöffnung zur Abführung des Permeates aufweist .
Derartige Membranmodule sind als Bauelemente von Querstrom- Filtrationsanlagen bekannt. Die Querstromfiltration ist eine Druckfiltration. Dabei fliesst das zu filtrierende Produkt mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit quer zur Durchgangsrichtung und längs der Oberfläche des Filters oder der Filtrations-Membrane. Die Querströmung verhindert weitgehend Ablagerungen von Feststoffen auf den Oberflächen der Filter, sie ermöglicht dadurch eine lang andauernde Betriebszeit ohne Verstopfung der Filter.
Solche Membranmodule sind häufig als sogenannte Rohr- oder Kapillarmodule ausgeführt, in denen eines oder mehrere
Kapillarröhrchen oder Rohre in eine bündeiförmige Einheit zusam engefasst sind. Die Trennmembrane ist dabei je nach Bauart auf der Innenwand oder Aussenwand der Rohre aufgebracht. Bei einer Ausführungsart sind in einem Modul 19 Me branröhrchen mit 1/2 Zoll Innendurchmesser zu einem Bündel zusam engefass . Diese 19 Röhrchen werden gleichzeitig und parallel von einem Retentat mit vorgegebenem Druck durchströmt. Nach Durchgang durch die Filtermembranen fliesst das Permeat über zwei Anschlüsse an j edem Membranmodul ab .
Da die flächenbezogene spezifische Filtrationsleistung bekannter Membranen relativ gering ist, wird zur Erzielung grösserer praktisch brauchbarer Filtrationsleistungen eine Anzahl von Modulen in Serie und auch parallel in einer Gruppe zusammengeschaltet. Ist die Anzahl von in Serie geschalteten Modulen gering, so werden die Module bis zu vier Stück direkt längs aneinandergereiht. Die Retentatverbindungen sind dabei meist so massiv ausgeführt, dass die Gruppe über diese Leitungen getragen wird. Dann sind keine weiteren Stützelemente vorhanden. Die Permeatleitungen haben dabei keine tragende Funktion.
Solche Anordnungen sind nur bei Verwendung von
Membranrohren mit kleinen Durchmessern bis etwa 4mm, sogenannten Kapillarröhrchen, wirtschaftlich. Die verwendeten Membranen bestehen meistens aus Keramik, sie liegen im Trennverhalten im Bereich der Mikrofiltration mit Trenngrenzen von 5 nm - 100 n . Die Membranmodule haben dann einen hohen Membran-Flächenanteil pro Volumen des Moduls. Sie haben aber im Vergleich^zu Modulen anderer Bauart verfahrenstechnische Nachteile, so begünstigen die kleinen Membranrohr-Durchmesser ein Verblocken mit Feststoffen.
Ist die Anzahl von in Serie geschalteten Modulen hoch, bekannt sind bis etwa 16 Module pro Serie, so werden diese über 180 Grad Krümmer-Bögen miteinander verbunden. Umfasst die Gruppe auch nur 5 gleichzeitig parallel gefahrene Serien, so müssen 80 Module möglichst kompakt in einer Einheit angeordnet werden. Die einzelnen Module werden dazu auf Trägerarmen gelagert, und die zahlreichen retentatseitigen und permeatseitigen Verbindungen werden erstellt. Dabei ergeben sich folgende Probleme:
Pro Membranmodul sind 4 Rohranschlüsse und 2 bis 3 Auflagen auf Trägerarmen erforderlich. Bei einer Anlage mit etwa 200 Modulen führen diese Anschlüsse und Auflagen zu hohen Anlagekosten und reduzieren damit die Wirtschaftlichkeit der Anlage.
Trennmembranen haben nur eine begrenzte Lebensdauer. Die Membranmodule sind somit Verschleissteile, sie müssen in gewissen Zeitabständen ersetzt werden. Der Aufwand für Montage und Demontage ist infolge der grossen Anzahl Anschlüsse enorm.
Die Permeatanschlüsse werden bei bekannten Anlagen meistens über flexible transparente Schläuche einer Sammelleitung zugeführt. Die grosse Anzahl
Verbindungsstellen und auch in den Schläuchen liegende Luftblasen verschlechtern die hygienischen Bedingungen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die angeführten Probleme weitgehend zu beheben.
Ge äss der Erfindung wird die Lösung dieser Aufgabe bei einem System der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass jedes Membranmodul mindestens vier weitere Verbindungselemente, von denen mindestens zwei als
Verbindungsöffnungen für die Abführung des Permeates dienen, aufweist, welche seitlich arrιvMantel des Modulgehäuses angeordnet sind, dass die Membranmodule seitlich über die am Mantel liegenden Verbindungselemente zu mindestens einer Gruppe von Membranmodulen verbunden sind und dass das Permeat der Membranmodule jeder Gruppe über die am Mantel liegenden Verbindungsöffnungen durch die seitlich verbundenen Membranmodule hindurch abgeführt wird.
Eine vorteilhafte Variante dieses Systems zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbindungselemente als ' Verbindungsflansche ausgebildet sind.
Dabei kann sich das Merkmal ergeben, dass die seitlichen Verbindungen der Membranmodule über die am Mantel angeordneten Verbindungselemente die Membranmodule selbsttragend in ihrer Gruppe halten. Eine bevorzugte Ausführungsform des Systems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen aller weiteren Verbindungselemente für alle Membranmodule einer Gruppe in der gleichen Ebene liegen, wobei jedes Membranmodul ein erstes und ein zweites Paar Verbindungselemente aufweist, die alle auf einer ersten bzw. auf einer zweiten gemeinsamen Achse liegen.
Weitere Varianten des Systems, ein Membranmodul zur Verwendung in diesem System, sowie ein Spreizwerkzeug zur Demontage oder Montage eines solchen Membranmoduls in einem derartigen System sind in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
Das erfindungsge ässe System für die Membranfiltration bietet gegenüber bekannten Anordnungen folgende Vorteile:
- Die Membranmodule können über die seitlich angeordneten Verbindungsflansche für die Abführung des Permeates in einem Baukastensystem ausgetauscht und miteinander verbunden werden.
Eine neben den Membranmodulen angeordnete separate Permeatsammelleitung mit einer Vielzahl von Schlauch- Anschlussstücken entfällt.
Die miteinander verbundenen Merftbranmodule bilden eine selbsttragende Konstruktion.
Eine wesentliche Einsparung an Herstellungskosten des Systems.
Verbindungen zwischen den Membranmodulen mit besseren hygienischen Bedingungen und besseren Reinigungsmöglichkeiten .
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden
Beschreibung und den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemässes System für die Membranfiltration in Frontansicht,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Systems ge äss Fig. 1,
Fig. 3a, 3b, 3c, 3d an einem Modulgehäuse für ein System gemäss Fig. 1 und 2 angeordnete Verbindungsflansche im Detail,
Fig. 4 einen Querschnitt durch blinde Stützelemente zur Verbindung seitlich nebeneinander liegender
Membranmodule in einem erfindungsgemässen System,
Fig. 5a, 5b, 5c, 5d Details eines Membranmoduls für ein System gemäss Fig. l und 2, welches mit seinen Verbindungsflanschen im System aus- und einschiebbar ist,
Fig. 6a, 6b, 6c Details eines einstückigen Bauelementes zur Verbindung mehrerer einander benachbarter Membranmodule in einem erfindungsgemässen System,
Fig. 7 eine Ansicht eines Spreizwerkzeuges zur Montage eines Membranmodules in einer Gruppe eines Systems gemäss Fig. 1 und 2,
Fig. 8 einen Ausschnitt einer alternativen Anordnung eines erfindungsgemässen Systems für die Membranfiltration in Seitenansicht,
Fig. 9 Verbindungselemente an benachbarten Modulgehäusen mit hinreichendem Abstand von deren Enden, und
Fig. 10 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform blinder Stützelemente zur Verbindung vertikal übereinander liegender Membranmodule in einem erfindungsgemässen System. Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Front- bzw. Seitenansicht einer Gruppe von 80 Membranmodulen in einem System für die Membranfiltration. In Fig. 1 sind acht rohrförmige Modulgehäuse 1 bis 8 erkennbar, welche wandartig übereinander und in Serie in einer Gruppe 16 montiert sind. Das Modulgehäuse 1 ist mit dem Modulgehäuse 2 über einen 180 Grad Rohrbogen 9 in Serie verbunden, ebenso die nachfolgenden Modulgehäuse 2 mit 3 über Rohrbogen 10 usw. bis Modulgehäuse 7 mit 8 über Rohrbogen 15. Die Rohrbögen 10, 12, 14 sind auch in der Seitenansicht gemäss Fig. 2 erkennbar.
Wie Fig. 2 zeigt, sind neben den in der Gruppe 16 übereinander und in Serie montierten Modulgehäusen 1 bis 8 mit den Rohrbögen 9 bis 15 noch 9 weitere gleichartige
Gruppen von Modulgehäusen montiert, von denen die letzte mit 17 bezeichnet ist. Alle Gruppen 16 bis 17 werden mit einem zu filtrierenden Medium als Retentat über eine Sammelleitung 18 an ihren untersten Modulen 1 usw. beaufschlagt. Das Retentat strömt unter Druck aufwärts durch die Serien der Module 1 bis 8 usw. und wird an den letzten Modulen 8 usw. durch eine zweite Sammelleitung 19 abgeführt .
Wie insbesondere Fig. 1 zeigt, trägt jedes Modulgehäuse 1 bis 8 usw. an seinen Enden je einen Verbindungsflansch 20, 21 usw. für das Retentat und je 22, 23, 24, 25 usw. zur Abführung des Filtrates als Permeat . Die Verbindungsflansche 22, 23, bzw. 24, 25 usw. für das Permeat liegen alle auf einer ersten 26 bzw. zweiten gemeinsamen Achse 27 und verbinden die Modulgehäuse 1 bis 8 usw. zur Abführung des Permeates. Wie Fig. 1 und Fig. 2 zeigen, wird das Permeat von den Achsen 26, 27 usw. der Gruppen 16 bis 17 usw. über oben liegende Sammelleitungen 28, 29 abgeführt.
Die abwärts gerichteten Per eatflansche der untersten Modulgehäuse 1 usw. sind durch zwei Verbindungsleitungen 30, 31 miteinander verbunden, welche je einen Ablauf 32 zur Reinigung aufweisen und auf Fussprofilen 33, 34 gelagert sind. Die Gruppen 16 bis 17 usw. von Modulgehäusen 1 bis 8 usw. sind also über die Per eatflansche 22 bis 25 usw. selbsttragend auf den Fussprofilen 33, 34 gelagert.
Fig. 3a zeigt eine Ansicht eines an einem Modulgehäuse 4 endseitig angebrachten Flansches 21 für das Retentat, sowie zweier Flansche 24, 25 für das Permeat, welche in einem gemeinsamen Formteil hergestellt sind. Die Fig. 3a bis 3d zeigen auch ein Bündel 35 von Membranröhren, welche im Modulgehäuse 4 in an sich bekannter Art als Filtrationelemente angeordnet sind. Das Retentat strömt am Flansch 21 in die Membranröhren hinein, während das Permeat deren Wände durchdringt und durch das Modulgehäuse 4 und die Flansche 24, 25 abfliesst.
Wie ersichtlich bilden die Flansche 24, 25 eine Rohrverbindung für die Abführung des Permeates, deren Innendurchmesser grösser ist, als der Durchmesser des einhüllenden Zylinders des Bündels 35. Daher hat der Permeatstrom längs der Achsen 26, 27 in Fig. 1 zu den Sammelleitungen 28, 29 genügend Raum, um neben dem Bündel 35 gemäss Fig. 3a bis Fig. 3d vorbeizuströmen. Die durch den Flansch 24 gebildete Rohrverbindung weist eine Stützfläche 38 zum Einsatz eines hier nicht gezeigten
Spreizwerkzeuges auf. Dieses Spreizwerkzeug wird zwischen der Stützfläche 38 und einer entsprechenden Stützfläche an der Rohrverbindung des übernächsten benachbarten Membranmodules eingesetzt, um bei einer Montage das dazwischenliegende nächste Membranmodul frei bewegen zu können.
Wie die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, sind die rohrförmigen Modulgehäuse 1 bis 8, sowie jene der benachbarten Gruppen 16 bis 17 nur an ihren Enden durch die Permeatflansche 22 bis 25 usw. gehalten. Fig. 4 zeigt in einem Vertikalschnitt durch Permeatflansche 24, 25 blinde Stützelemente 36, welche horizontal nebeneinander liegende Modulgehäuse mit ihren Membran-Rohrbündeln 35 gegeneinander abstützen. Die Stützelemente 36 können auch mit Vorteil gegen die Permeatflansche 24, 25 von den Enden der Modulgehäuse 1 bis 8 usw. nach deren Mitte versetzt angeordnet sein.
Fig. 5a bis Fig. 5d zeigen ein Modulgehäuse 1, welches zusammen mit seinen Verbindungselementen 24', 25' für das Permeat zwischen an diese Verbindungselemente angeschlossenen Verbindungsrohren 37 aus- und einschiebbar ist. Das Detail A in Fig. 5d zeigt eine Schnappverbindung 38 am Verbindungsrohr 37, welche das Modulgehäuse 1 beim
Einschieben zwischen die Verbindungsrohre 37 arretiert. Am gegenüberliegenden Ende des Modulgehäuses 1 sind die Verbindungselemente 24', 25' der Fig. 5b entsprechend ausgebildet, um auch hier das Aus- und Einschieben zu ermöglichen.
Die Fig. 6a, 6b, und 6c zeigen anstelle der
Verbindungsflansche 22, 23 gemäss Fig. 1 ein einstückiges rohrförmiges Bauelement 39 zur Verbindung und Abführung der Permeate mehrerer Modulgehäuse 1. Ein solches Bauelement 39 kann die 16 Verbindungsflansche längs der Achse 26 oder 27 gemäss Fig. 1 ersetzen. Das Detail A in Fig. 6c zeigt eine Schnappverbindung 38 am Verbindungsrohr 39, welche auch in diesem Falle das Modulgehäuse 1 beim Einschieben in das Bauelement 39 arretiert.
Fig. 7 zeigt ein Spreizwerkzeug 40,Λwelches sich an den Verbindungsflanschen 21 für das Retentat zweier Modulgehäuse 3, 5 abstützt, die einem zu montierenden Modulgehäuse 4 benachbart sind. Das Spreizwerkzeug 40 umfasst eine Gewindehülse 41, welche bei Drehung von Hand an einem Knebel 42 zwei gegenläufige Gewindebolzen 43, 44 gegeneinander bewegt .
Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt einer zu dem System gemäss Fig. 2 alternativen Anordnung eines Systems für die Membranfiltration in Seitenansicht. Die als Serien geschalteten Gruppen 16' bis 17' von Membranmodulen sind bei dieser alternativen Anordnung horizontal angeordnet. Die Retentat-Eingange 18' der Gruppen sind von einer nicht dargestellten Sammelleitung versorgt. Die
Verbindungsflansche 22', 23' usw. für das Permeat verbinden hier im Gegensatz zu Fig. 1 immer Modulgehäuse verschiedener Gruppen 16' bis 17' . Zu- und Abführung von Retentat und Permeat über Sammelleitungen entsprechen der Anordnung gemäss Fig. 1 und Fig. 2.
Die Anordnung gemäss Fig. 8 kann Vorteile bieten, indem die durch die Verbindungsflansche 22', 23' usw. bedingten seitlichen Abstände der Gruppen 16' bis 17' enger sein können .
Fig. 9 zeigt eine Anordnung von Verbindungselementen 22'' an benachbarten Modulgehäusen 1'', deren Abstand von den Endflanschen 21'' der Modulgehäuse 1'' für das Retentat grösser ist, als der dreifache Durchmesser eines Modulgehäuses 1 ' ' . Diese Anordnung bietet den Vorteil gegenüber jener gemäss Fig. 1, dass die Modulgehäuse gleich ässiger auf ihrer ganzen Länge gestützt werden und dass die Stützfunktion der 180 Grad Bögen 9' ' für das Retentat besser ausgenützt wird.
Fig. 10 zeigt eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform blinder Stützelemente 36' zur Verbindung vertikal übereinander liegender Membranmodule 1' in einem erfindungsgemässen System. Derartige Stützelemente 36' können zwischen benachbarten Membranmodulen 1' auf deren ganzer Länge vorhanden sein. Sie dienen, ähnlich der Anordnung gemäss Fig. 9, einer gleich ässigen Stabilisierung der Membranmodule 1'.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. System für die Membranfiltration im Querstromverfahren mit einer Anzahl von Membranmodulen, jedes umfassend eine oder ein Bündel (35, 35'') von mehreren Membranröhren, deren Wände die Funktion von Trennmembranen haben, sowie ein rohrförmiges Modulgehäuse (1-8, 1', 1'') zur Aufnahme der
Membranröhren, zur Zuführung eines zu filtrierenden Mediums als Retentat und zur Abführung des Filtrates als Permeat, wobei jedes Membranmodul je einen Verbindungsflansch (20, 21) zur Zu- und Abführung des Retentates, sowie mindestens eine weitere
Verbindungsöffnung (22-25) zur Abführung des Permeates aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Membranmodul mindestens vier weitere Verbindungselemente (22-25), von denen mindestens zwei als Verbindungsöffnungen für die Abführung des Permeates dienen, aufweist, welche seitlich am Mantel des Modulgehäuses (1-8, 1', 1'') angeordnet sind, dass die Membranmodule seitlich über die am Mantel liegenden Verbindungselemente (22-25) zu mindestens einer Gruppe (16, 17, 16', 17') von Membranmodulen verbunden sind und dass das Permeat der Membranmodule jeder Gruppe (16, 17, 16', 17') über die am Mantel liegenden Verbindungsöffnungen (22-25) durch die seitlich verbundenen Membranmodule hindurch abgeführt wird.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente als Verbindungsflansche (22-25) ausgebildet sind.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Verbindungen der Membranmodule über die am Mantel (1-8, 1', 1'') angeordneten Verbindungselemente (22-25) die Membranmodule selbsttragend in ihrer Gruppe halten.
4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der vier weiteren seitlich am Mantel des Modulgehäuses (1-8, 1', 1'') angeordneten Verbindungsflansche (22-25) am Modulgehäuse (1-8, 1' , 1'') paarweise in je einer Ebene liegend angeordnet sind .
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranmodule (1-8) einer Gruppe (16, 17) über die mit ihren Achsen paarweise in je einer Ebene seitlich am
Mantel angeordneten weiteren Verbindungsflansche (24', 25') unter Zwischenschaltung von Verbindungsrohren (37) miteinander verbunden sind.
6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen aller weiteren Verbindungselemente (22-25) für alle Membranmodule einer Gruppe (16, 17) in der gleichen Ebene liegen, wobei jedes Membranmodul ein erstes (22, 23) und ein zweites Paar (24, 25) Verbindungselemente aufweist, die alle auf einer ersten (27) bzw. auf einer zweiten (26) gemeinsamen Achse liegen.
7. System nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der durch die seitlich am Mantel des Modulgehäuses angeordneten und miteinander verbundenen Verbindungsflansche (24, 25) für die Abführung des Permeates gebildeten. Rohrverbindungen grösser ist, als der Durchmesser des einhüllenden Zylinders der Bündel (35) von Membranröhren, welche im Membranmodul liegen.
8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmigen Modulgehäuse (1-8, 1', 1'') der Membranmodule zwischen den seitlich am Mantel angeordneten Verbindungselementen (22-25) durch Mittel zur Stabilisierung ihrer Form verstärkt sind.
9. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die selbsttragenden Konstruktionen der Gruppen von Membranmodulen zwischen den seitlich am Mantel der Modulgehäuse angeordneten Verbindungselementen durch blinde Stützelemente (36, 36') zwischen benachbarten Membranmodulen stabilisiert sind.
10. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsflansche (21) der Membranmodule zur Zu- und Abführung des Retentates an den Enden der Modulgehäuse (4) und mit ihren Achsen parallel zur deren Achsen angeordnet sind und dass je ein
Verbindungsflansch (21) für das Retentat und zwei dazu quer liegende Verbindungsflansche (24, 25) für die Abführung des Permeates in je einem gemeinsamen Formteil hergestellt sind.
11. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranmodule einer Gruppe zusammen mit den mit ihren Achsen paarv/eise in je einer Ebene seitlich am Mantel angeordneten weiteren Verbindungsflanschen (24', 25') zwischen den Verbindungsrohren (37) ohne
Lageänderung der Verbindungsrohre (37) aus- und einschiebbar sind.
12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsrohre (24, 25) für die mit ihren Achsen paarweise in je einer Ebene seitlich angeordneten weiteren Verbindungsflansche der^embranmodule einer Gruppe Stützflächen (38) für ein Spreizwerkzeug aufweisen, welches bei einer Demontage oder Montage eines Membranmodules in einer Gruppe zum auseinander spreizen der seitlich angrenzenden Membranmodule eingesetzt werden kann.
13. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitten der seitlich am Mantel des Modulgehäuses
(1'') angeordneten Verbindungselemente (22'') am Mantel in einem Abstand vom nächstliegenden Verbindungsflansch
(21'') für das Retentat angeordnet sind, welcher grösser ist, als der dreifache Durchmesser des rohrför igen Modulgehäuses (1' ' ) .
14. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlich an den Mänteln der Modulgehäuse (1) angeordneten und einander entsprechenden
Verbindungselemente von mindestens zwei einander benachbarten Membranmodulen durch ein einstückiges Bauelement (39) miteinander verbunden sind, in welchem die Membranmodule einsteckbar gehalten sind.
15. Modul (1-8) für ein System für die Membranfiltration nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es je einen Verbindungsflansch (20, 21) zur Zu- und Abführung des Retentates, sowie mindestens vier weitere Verbindungselemente (22-25), von denen mindestens zwei als Verbindungsöffnungen für die Abführung des Permeates dienen, aufweist, welche seitlich am Mantel des Modulgehäuses (4) angeordnet sind.
16. Spreizwerkzeug zur Demontage oder Montage eines
Membranmodules in einer Gruppe eines Systems für die Membranfiltration nach einem der Ansprüche 5 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizwerkzeug zur Abstützung an den Verbindungsrohren (24, 25) für die mit ihren Achsen paarweise in je einer Ebene quer liegend angeordneten weiteren Verbindungsr"ϊansche der Membranmodule einer Gruppe, welche dem zu montierenden Membranmodul benachbart sind, geeignet ist.
17. Spreizwerkzeug (40) zur Demontage oder Montage eines
Membranmodules (4) in einer Gruppe eines Systems für die Membranfiltration nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizwerkzeug (40) zur Abstützung an den Verbindungsflanschen (21) zur Zu- oder Abführung des Retentates der Membranmodule (3, 5) einer Gruppe, welche dem zu montierenden Membranmodul (4) benachbart sind, geeignet ist.
EP97938736A 1996-09-26 1997-09-18 System für die membranfiltration im querstromverfahren Withdrawn EP0881940A1 (de)

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