SE451429B - Sett att regenerera en separationsanordning for ett vetskeformigt medium innehallande olosta bestandsdelar - Google Patents

Description

20 25 30 35 451 429 2 Enligt den föreliggande uppfinningen har det visat sig möjligt att åstad- komma en regenerering av det dynamiska membranet medan det befinner sig i separationsanordningens kammare på ett sätt, som är avsevärt enklare och som ger ett avsevärt mera reproducerbart resultat än tidigare använda meto- der. Enligt uppfinningen åstadkommes detta genom att vid separationsanord- ningens användning bildad beläggning av i det vätskeformiga mediet olösta beståndsdelar på det dynamiska membranet avlägsnas från stödmatrisen under kvarlämnande av åtminstone en del av partikelmaterialet på stödmatrisen medelst en eller flera flyttbara anordningar, som av en i kammaren anordnad rotor bringas i mekanisk kontakt med skiktet av partikelmaterialet och för- flyttas längs och förbi stödmatrisen.

En tänkbar förklaring till det goda resultat som uppnås enligt uppfinningen är att avlägsnandet av materialet från den porösa matrisen sker på sådant sätt att det dynamiska membranets porstruktur i allt väsentligt bibehålles intakt. Partikelmaterial som befinner sig i porer i den porösa matrisen eller vid deras mynningar förblir på sin plats vid behandlingen. Vid tidi- gare använda regenereringsmetoder kan det däremot inte undvikas att det dynamiska membranets porstruktur förändras. Vid backspolning leder före- kommande lokal igensättning av porer till okontrollerbara förflyttningar av partiklar i andra porer och vid mynningar hos andra porer i den porösa matrisen. Vid tvättning av membranet kan beläggningen hindra erforderlig kon- takt mellan tvättvätska och partikelmaterial och behandlingen medföra såväl kemiska som fysikaliska förändringar i partikelskiktet. Kemiska föränd- ringar inträder i ännu högre grad vid upplösningsförlopp. ”Ü Den porösa stödmatrisen kan på konventionellt sätt bl a bestå av ett poly- mert material såsom polyamid, polypropen, cellulosaacetat och polysulfon i form av en semipermeabel, porös film, av en tunn porös skiva av metall såsom rostfritt stål eller en nickellegering eller av en tunn porös skiva av ett keramiskt material såsom aluminiumoxid. Porerna i den porösa stöd- matrisen har företrädesvis en storlek av 0,01-1O}mL Tjockleken hos stöd- matrisen uppgår företrädesvis till 0,1-10 mm.

Det finfördelade partikelmaterialet kan på konventionellt sätt bl a bestå av en oorganisk oxid såsom kiseldioxid, titandioxid eller magnetit, av glas, eller av ett polymermaterial såsom polystyren. Partiklarna i det applice- rade skiktet har företrädesvis en storlek av 0,001-10/um. De appliceras från en slurry som tillföras separationsanordningens kammare på stödmatri- sen under det att en tryckdifferens upprätthålles mellan kammaren och e" LW 10 15 20 25 30 451 429 membranets permeatsida. Porstorleken i det på stödmatrisen bildade skiktet av partikelmaterialet uppgår företrädesvis till 0,001-0,5/um och tjockleken hos skiktet företrädesvis til10,01/un - 0,2 mm. I vissa fall kan det vara lämpligt att bygga upp partiknlskíktet av två eller flera delskikt, varav ett närmare stödmatrisen beläget delskikt har större partikelstorlek än ett längre från stödmatrisen beläget delskikt.

Vid beläggningens avlägsnande under regenereringen av det dynamiska membra- net upprätthålles företrädesvis en tryckskillnad av 0,03-O,ü MPa över det dynamiska membranet.

Om vid beläggningens avlägsnande även partikelmaterial avlägsnas i sådan utsträckning att membranets funktion förändras väsentligt anbringas nytt partikelmaterial på den porösa stödmatrisen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen utgöres de av rotorn förflyttbara anordningarna för avlägsnande av på det dynamiska membranet ansamlade be- läggningarna av på rotorn anordnade avskrapare. Dessa kan vara rörligt för- ankrade vid rotorn och anordnade så att de bringas i mekanisk kontakt med skiktet av partikelmaterialet vid en rotationsriktning hos rotorn, medan de vid motsatt rotationsriktning spärras från kontakt med nämnda skikt.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är rotorn anordnad med en mot det dynamiska membranets verksamma yta vinkelrät rotationsaxel och bringas de av rotorn förflyttbara anordningarna i kontakt med skiktet av partikelmaterial genom att rotorn förskjutes relativt nämnda Yta i P0ta- tionsaxelns längsriktning.

De av rotorn förflyttbara anordningarna kan i de ovan nämnda utförings- formerna utgöras av på rotorn anordnade borstar, filtar, blad eller klaffar av ett material som inte åsamkar någon skada på stödmatrisen, lämpligen av ett mjukare material än det i stödmatrisen.

Avlägsnandet av material från stödmatrisen kan ske som ett separat steg mellan separationsförlopp eller under ett separationsförlopp, varvid i sistnämnda fall rotorn roteras intermíttent eller kontinuerligt under pågående separering av vätskan med de olösta beståndsdelarna. kfl 10 15 20 25 30 35 451 429 , Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning, i vilken fig 1 visar en separations- anordning enligt den föreliggande uppfinningen i ett mot dess dynamiska membran vinkelrätt snitt genom rotorns axel, fig 2 ett dynamiskt membran och rotorn sedd i rotoraxelns riktning från separationsanordningens inre, fig 3 Och Ä olika utföringsformer av rotorn i samma snitt som i fig 1 samt “__ fig 5 en utföringsform av rotorn i ett däremot vinkelrätt snitt.

Separationsanordningen enligt fíg 1 och 2 omfattar en kammare 10 med eylind~ risk form och två runda dynamiska membran 11 och 12 anordnade vid kammarens ändytor. Membranerna är vid sina kanter tätande infästa i kammarens väggar med icke visade tätningar. Varje dynamiskt membran består av en porös stöd- matris 11a resp 12a av polyamidfilm med en central rund urtagning 11a, resp 12a, och av ett skikt 11b resp 12b av ett finfördelat partikelmaterial i form av kiseldioxid med en partikelstorlek av 0,01/um. Storleken hos porerna i stödmatrisen ligger vid 1 fm och storleken hos porerna i skikten 11b och 12b vid omkring 0,05/um. Tjockleken hos varje polyamidfilm 11a resp 12a uppgår till 0,2 mm och hos varje skikt 11b resp 12b till 2OÅpm. Kammaren är vid en punkt på mantelytan försedd med ett inlopp 13 för vätskeformigt medium som skall behandlas i separationsanordningen och vid en diametralt motsatt punkt på mantelytan försedd med ett utlopp 1H för den del av det tillförda mediet, reject, som passerar förbi de dynamiska filtren. Inloppet 13 och utloppet 1H är anordnade i kammarens sidoväggar 15 och 16. Den del av vätskan i det tillförda mediet, permeat, som passerar de dynamiska membranen går ut i kanaler 17 i kammarens ändväggar 18 och 19. Kanalerna 17 är anordnade i förbindelse med ett utlopp 20 för permeatet. Skikten 11b och 12b genereras i kammaren genom att en vattensuspension av kiseldiokid med en halt kisel- dioxid av 200 ppm ledes in i kammaren under successivt ökat tryck, tills tryckskillnaden över de dynamiska membranen uppgår till 0,1 MPa.

I kammaren 10 är anordnad en rotor 21, i det exemplifierade fallet omfatt- ande en rotationsaxel 21a, vars centrumlinje sammanfaller med den cylind- riska kammarens symmetriaxel och två vingar eller blad 21b. Rotoraxeln är med icke visade tätande lager lagrad i kammarens väggar.

Då separationsanordningen är i funktion ledes det vätskeformiga medium med olösta beståndsdelar som skall underkastas rening via inloppet 13 kontinuer- ligt in i separationsanordningens kammare 10. Vätskan kan t ex bestå av vatten innehållande oljedroppar och fasta partiklar, såsom oljehaltigt 10 20 30 35 25V '4s1 429 vatten från oljeraffinaderier eller oljeplattformar eller avfallsvatten från verkstäder med skärande bearbetning. Huvuddelen av vattnet passerar de dynamiska membranen 11 och 12 som ett permeatflöde och kan normalt via utloppet 20 ledas till en recipient. Ãterstående vätska, rejectflödet, leden ut via utloppet 1N och återledes till det förorenade utgångsmate- vimlet eller underkastas en efterbehandling, som i de flesta fall är enkel.

Under det beskrivna förloppet upprätthålles en tryckskillnad av företrädes- Viß 0,03-0,3 MPa mellan medierna på'ömse sidor om ett dynamiskt membran. De olösta beståndsdelar som successivt ackumuleras på de dynamiska membranen avlägsnas med rotorn 21, när beläggningarna av de olösta beståndsdelarna utgör ett för stort motstånd mot permeatflödet för att separeringen skall kunna utföras med ett kommersiellt tillfredsställande resultat.

Regenereringen av de dynamiska membranen sker såsom framgår av det tidigare genom att de flyttbara anordningarna på rotorn bringas i kontakt med skik- tet av partikelmaterialet och förflyttas längs stödmatrisen. I det i fig 3 visade fallet är rotorn 21 försedd med på dess vingar 21b anordnade borstar P2 eller filtar av ett textilmaterial såsom polyeten- eller polypropenfiber eller annan polymerfiber eller bomullsfiber med vilka beläggningarna avlägs- nas genom långsam rotation av rotorn, företrädesvis under samtidig tillför- sel av vatten eller av det behandlade vätskeformiga mediet vid inloppet 13 och avledning av förorenad vätska vid utloppet 1U.

I stället för borstar kan i enlighet med fig N och 5 avskrapare 23 i form av blad eller klaffar av ett mot membranen skonsamt material såsom poly- _propen eller annan polymer användas. Dessa är via leder âü fästa vid rotorns vingar 21b på sådant sätt att de fälls ut vid rotorns rotation i en rikt- ning men fälls in vid rotation i en annan. Det är alltså möjligt att hålla avskraparna infällda vid pågående rening och hålla dem utfällda vid regene- rering.

Ytterligare ett sätt att åstadkomma kontakt mellan de dynamiska membranen och aktiva delar pårotorn är att utnyttja rotorns vingar 21b som avskrapare De utformas därvid av ett mot de dynamiska membranerna skonsamt material och anordnas rörliga relativt membranerna i en mot membranerna vinkelrät riktning. Nämnda rörlighet kan åstadkommas antingen genom att rotoraxeln 21a med rotor göres förskjutbar i en stationärt anordnad kammare 10 eller att kammaren göres förskjutbar utefter en i rotoraxelns längsriktning statio- närt anordnad rotor. 10 15 20 451 429 6 I samtliga ovan beskrivna exempel appliceras efter avlägsnandet av belägg- ningarna, vilket normalt medför att en del av skikten 11b och 12b också avlägsnas, vid behov nya partiklar av kiseldioxid på samma sätt som beskri- vits tidigare.

I de beskrivna exemplen har förutsatts att regenereringen av de dynamiska filtren utföres som separata processer mellan utförda separationsförlopp.

Det är emellertid möjligt att med exemplifierad utrustning och exemplifi- erade material även utföra regenereringen intermittent eller kontinuerligt under pågående separationsförlopp, dvs utan att sådana förlopp avbrytes genom att rotorn under nämnda separationsförlopp roteras intermittent eller kontinuerligt, så att de exemplifierade av rotorn flyttbar-a anord- ningarna av rotorn bringas i kontakt med skikten 11b, 12b av partikel- materialet och förflyttas längs dessa.

Figurerna visar en separationsanordning med endast en kammare. I regel är det lämpligt att använda ett paket av ett flertal sådana anordningar stap- lade intill varandra med inloppen 13 anslutna till en gemensam stamledning, utloppen 1H anslutna till en gemensam stamledning och utloppen 20 likaledes anslutna till en gemensam stamledning.

Förutom för rening av oljehaltigt vatten kan uppfinningen med fördel an- vändas bl a vid separation vid olika typer av slurries såsom kol-vatten- slurry, torv-vatten-slurry och spillvatten från cellulosaframställning.

Claims (8)

n 7 . 451 429 FATENTKRAV

1. Sätt att regenerera ett dynamiskt membran i en separationsanordning för ett vätskeformigt medium innehållande olösta beståndsdelar, vilken separa- tionsanordning omfattar en kammare (10) med däri anordnat dynamiskt membran (11, 12) innefattande ett på en porös stödmatris (11a, 12a), I kammaren genererat skikt (11b, 12b) av ett finfördelat partikelmaterial, och i vil- ken separationsanordning ett tillfört vätskeformigt medium ledes förbi det dynamiska membranet under uppdelning i ett flöde, permeatflöde, som tränger igenom det dynamiska membranet och ett flöde, rejectflöde, som passerar förbi det dynamiska membranet, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid separationsanordningens användning bildad beläggning av i det vätskeformiga mediet olösta beståndsdelar på det dynamiska membranet avlägsnas-från stöd- matrisen under kvarlämnande av åtminstone en del av partikelmaterialet på stödmatrisen medelst en eller flera flyttbara anordningar (21b, 22, 23), som av en i kammaren anordnad rotor (21) bringas i mekanisk kontakt med skiktet av partikelmaterialet och förflyttas längs stödmatrisen.

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t darav, att efter avlägsnande av partikelmaterial nytt partikelmaterial anbringas på stöd- matrisen. -3.

3. Sätt enligt något av patentkraven 1 och 2, k ä n n e t e e k n a t därav) att de av rotorn (21) förflyttbara anordningarna (21b, 22, 23) ut- göres av på rotorn anordnade avskrapare. Å.

4. Sätt enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n Å t därav, att avskra- parna (23) är rörligt förankrade vid rotorn (21) och anordnade att bringas i mekanisk kontakt med skiktet av partikelmaterialet endast vid en rota- tionsriktning hos rotorn.

5. Sätt enligt något av patentkraven 1-N, k ä n n e t e c k n a t därav, att rotorn (21) är anordnad med en mot det dynamiska membranets (11, 12) verksamma yta vinkelrät rotationsaxel (21a), och de av rotorn förflyttbara anordningarna (21b, 22, 23) bringas i kontakt med skiktet (11b, nämnda yta i rotationsaxelns längsriktning. 12b) av partikelmaterialet genom att rotorn förskjutes relativt 451 429 °

6. Sätt enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t därav, att de av rotorn (21) förflyttbara anordningarna (21b, 22, 23) utgöres av på rotorn anordnade borstar eller filtar av ett material som är mjukare In materialet 1 stödmatrisen.

7. Sätt enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k n s t dlrav, att de förflyttbara anordningarna (21b, 22, 23) utgöres av blad eller klaf- far.

8. Sätt enligt patentkraven 1-7, k ä n n e t e c k n a t dlrav, att avlägsnandet av material från stödmatrisen (11a, 12a) sker under det att separationsanordningen användes för separation av vätskefornigt medium och olösta beståndsdelar genom att rotorn (21) därvid roterss kontinuer- ligt eller intermittent. *ß (n