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Dokumentenidentifikation DE4131604A1 08.04.1993
Titel Querstrommikrofilter
Anmelder Sempas Membrantechnik GmbH, 7240 Horb, DE
Erfinder Kimmerle, Klaus, Dr., 7240 Horb, DE;
Gudernatsch, Wilhelm, Dr., 7000 Stuttgart, DE
DE-Anmeldedatum 23.09.1991
DE-Aktenzeichen 4131604
Offenlegungstag 08.04.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.04.1993
IPC-Hauptklasse B01D 61/18
IPC-Nebenklasse C12H 1/00   C02F 1/44   A23L 2/30   C10L 5/44   
IPC additional class // A23K 1/06,C05F 5/00,7/00,C12P 7/06  
Zusammenfassung Querstrommikrofilter, bei dem eine semipermeable Membran (1) einen um eine Achse (6) rotierenden Rotationskörper (2) in geringem radialem Abstand umschließt, wobei der Rotationskörper (2) mit gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten, radial nach außen weisenden Vorsprüngen versehen ist und wobei der durch den Abstand gebildete Spalt (11) an dem einen axialen Ende mit einer Zuflußleitung (3) für die zu filtrierende Flüssigkeit und an dem anderen Ende mit einer Abflußleitung (4) für das Retentat verbunden ist, wodurch die Durchflußrichtung der Flüssigkeit durch den Spalt (11) bestimmt wird. Die Vorsprünge des Rotationskörpers (2) bestehen aus pumpend wirkenden Propellerblättern (5), die eine axial gerichtete Förderrichtung haben. Die Propellerblätter (5) können zu einer Förderschnecke zusammengefaßt sein.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Querstrommikrofilter, bei dem eine semipermeable Membran einen um eine Achse rotierenden Rotationskörper in geringem radialem Abstand umschließt, wobei der Rotationskörper mit gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten, radial nach außen weisenden Vorsprüngen versehen ist und wobei der durch den Abstand gebildete Spalt an dem einen axialen Ende mit einer Zuflußleitung für die zu filtrierende Flüssigkeit und an dem anderen Ende mit einer Abflußleitung für das Retentat verbunden ist, wodurch die Durchflußrichtung durch den Spalt bestimmt wird.

Ein solches Querstrommikrofilter ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 78 08 397 bekannt. Die in radialer Richtung nach außen weisenden Vorsprünge des Rotationskörpers werden dabei durch Leisten gebildet, die sich parallel zu dessen Rotationsachse erstrecken. Sie bewirken während der Drehbewegung des Rotationskörpers eine turbulente Strömung der zu reinigenden Flüssigkeit in dem Zwischenraum zwischen dem Rotationskörper und der semipermeablen Membran. Die Entstehung von Anlagerungen aus abgeschiedenen Partikeln auf der Oberfläche der semipermeablen Membran wird hierdurch behindert und eine vergleichsweise gute Aufkonzentrierung der in der Flüssigkeit enthaltenen Schwebstoffe erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Querstrommikrofilter derart weiter zu entwickeln, daß sich eine nochmals verbesserte Aufkonzentrierung der in der zu reinigenden Flüssigkeit enthaltenen Schwebstoffe unter noch besserer Vermeidung einer Schichtbildung auf der Oberfläche der semipermeablen Membran ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Querstrommikrofilter der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche bezug.

Bei dem erfindungsgemäßen Querstrommikrofilter ist es vorgesehen, daß die Vorsprünge des Rotationskörpers durch Propellerblätter gebildet sind, die eine axial gerichtete Förderwirkung haben. Das in dem Spalt zwischen dem Rotationskörper und der semipermeablen Membran eingeschlossene Volumen an zu reinigender Flüssigkeit wird dadurch in einer besonders intensiven Weise in sich selbst durchmischt, wodurch sich in allen Teilbereichen eine homogene Zusammensetzung ergibt und die Entstehung von Anlagerungen auf der Oberfläche der semipermeablen Membran so gut wie völlig ausgeschlossen ist. Auf der Oberfläche der semipermeablen Membran können sich hierdurch nahezu keine Ablagerungen bilden, die den Durchtritt des abzuscheidenden Permeats behindern. Die Aufkonzentrierung des zurückbleibenden Retentats ist dementsprechend erheblich. Sie kann Werte erreichen, die eine unmittelbare Weiterverwendung unter Vermeidung einer Zwischentrocknung ermöglichen.

Eine besonders gute Homogenisierung des in dem Spalt befindlichen Volumens an zu reinigender Flüssigkeit wird erreicht, wenn die Propellerblätter umströmbar sind und eine der Durchflußrichtung im wesentlichen entgegengesetzte Förderrichtung haben. Die Verweilzeit der zu reinigenden Flüssigkeit in dem Querstrommikrofilter läßt sich bei einer solchen Ausführung in Abhängigkeit von der Formgebung, der Dimensionierung und der Umlaufgeschwindigkeit der Propellerblätter sowie in Abhängigkeit von der Zuführgeschwindigkeit der zu reinigenden Flüssigkeit feinfühlig steuern. Es besteht hierdurch die Möglichkeit, während der Durchführung der Filtration in einem Querstrommikrofilter dieser Art zugleich physikalische, chemische und/oder biologische Reaktionen in der zu reinigenden Flüssigkeit einzuleiten und zum Abschluß zu bringen, durch die die abzuscheidenden Partikel erst gebildet werden. Zu entsprechenden Vorgängen kommt es beispielsweise bei Flockungsreaktionen im Bereich der Abwassertechnik.

Die Verwendung einer sekundären Pumpe zur Zuführung der zu reinigenden Flüssigkeit kann sich erübrigen, wenn die Propellerblätter eine mit der Durchflußrichtung im wesentlichen übereinstimmende Förderrichtung haben. Sie entfalten bei einer solchen Ausführung während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Querstrommikrofilters die Wirkung einer Schraubenpumpe.

Bei Verwendung von semipermeablen Membranen einer besonders großen mechanischen Empfindlichkeit hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn der Rotationskörper nur an dem in dem Bereich der Zuflußleitung befindlichen Ende mit entsprechenden Propellerblättern bestückt und gegebenenfalls in diesem Bereich von einer seiner Drehbewegung nicht folgenden Panzeung umschlossen ist. Die Panzerung kann ortsfest in dem zugehörigen Gehäuse gelagert sein. Um die erwünschte Turbulenz in dem Spalt zu erzielen, ist bei einer solchen Ausführung eine hohe Drehzahl des Rotationskörpers erforderlich. Sie eignet sich dadurch insbesondere als Eingangsstufe einer Anlage, in der die Konzentration der zu reinigenden Flüssigkeit an Schwebstoffen gering ist.

Eine bessere Homogenisierung des in den verschiedenen Teilbereichen des Spaltes enthaltenen Volumens an zu reinigender Flüssigkeit ergibt sich demgegenüber, wenn der Rotationskörper auf seiner ganzen Länge mit entsprechenden Propellerblättern bestückt ist. Die Propellerblätter können hierbei eine Steigung haben, die mit zunehmender Annäherung an die Abflußleitung in degressiver Weise abnimmt und hierdurch eine stetige Druckerhöhung im Sinne der Funktion eines Extruders bewirkt. Dabei können die Propellerblätter einen Abstand von der semipermeablen Membran haben, der mit zunehmender Annäherung an die Abflußleitung in degressiver Weise abnimmt und schließlich derart klein ist, daß Rückströmungen so gut wie nicht mehr auftreten. Die resultierende Druckerhöhung führt zu einem Auspressen des hochviskosen Retentats. Dessen vollständige Trocknung läßt sich erreichen, indem die semipermeable Membran in dem entsprechenden Bereich radial außenseitig mit einem Unterdruck bzw. einem Trockenluftstrom beaufschlagt wird.

Eine besonders gleichmäßige Verteilung der von den Propellerblättern erzeugten, lokalen Wirbel auf der gesamten Oberfläche der semipermeablen Membran läßt sich erreichen, wenn die Propellerblätter im Zuge von zumindest einer den Rotationskörper kontinuierlich umschließenden, gedachten Schraubenlinie angeordnet sind und einander in ihrer Wirkung ergänzen. Dabei ergibt sich eine besonders einfache Möglichkeit der Herstellung, wenn die aufeinander folgenden Propellerblätter nach Art eines Gewindeganges im Zuge der Schraubenlinie einstückig ineinander übergehend als Förderschnecke ausgebildet sind.

Die mit dem erfindungsgemäßen Querstrommikrofilter erzielten Vorteile bestehen vor allem darin, daß sich durch eine verbesserte Ausnutzung der Eigenschaften der semipermeablen Membran eine verbesserte Filterleistung in bezug auf herkömmliche Ausführungen ergibt. In bezug auf die Erzielung einer bestimmten Filterleistung genügt dadurch die Verwendung einer in ihrer Größe deutlich reduzierten Anlage.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Anlage beigefügten Zeichnung weiter verdeutlicht. Es zeigen

Fig. 1 bis 4a unterschiedliche Ausführungen des erfindungsgemäßen Querstrommikrofilters,

Fig. 5 ein Verfahrensschema für eine großtechnische Anlage, bei der das erfindungsgemäße Querstrommikrofilter zur Anwendung gelangt.

Das in den Fig. 1 bis 4 in längsgeschnittener Darstellung wiedergegebene Querstrommikrofilter besteht aus einem Gehäuse 8, welches einen Permeatraum 9 außenseitig umschließt. Der Permeatraum 9 ist im wesentlichen von hohlzylindrischer Gestalt. Er ist auf der radial nach innen weisenden Seite durch eine semipermeable Membran 1 von zylindrischer Gestalt begrenzt und mit einer Austrittsöffnung 10 für Permeat versehen.

Das Gehäuse 8 und der Permeatraum 9 sind auf der linken Seite der Darstellungen von der Zuflußleitung 3 für die zu filtrierende Flüssigkeit durchdrungen und auf der rechten Seite von der Abflußleitung 4 des Retentats. In dem Gehäuse 8 ist des weiteren ein Rotationskörper 2 gelagert, der sich während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Vorrichtung in einer kontinuierlichen Drehbewegung um seine Achse 6 in Richtung des eingetragenen Pfeils befindet. Der Rotationskörper 2 ist mit radial nach außen vorstehenden Propellerblättern 5 versehen, die im Zuge einer den Rotationskörper 2 kontinuierlich umschließenden, gedachten Schraubenlinie angeordnet und nach Art eines Gewindeganges einstückig ineinander übergehend als Förderschnecke ausgebildet sind.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 sind die Propellerblätter radial außenseitig umströmbar und so angeordnet, daß sich eine der Durchflußrichtung im wesentlichen entgegengesetzte Förderrichtung ergibt. Das resultierende Strömungsprofil wird in Fig. 2 gezeigt. Es ist insbesondere dadurch bestimmt, daß der Durchfluß der zu reinigenden Flüssigkeit durch den Spalt 11 zwischen der semipermeablen Membran 1 und dem Rotationskörper 2 durch Verwirbelungen 12 gestört wird, die ihre örtliche Lage ständig verändern. Die Entstehung von Ablagerungen auf der Innenseite der semipermeablen Membran 1 wird hierdurch hochgradig behindert. Sie steht dadurch in allen Teilbereichen in einem bisher nicht erreichten Maße für die eigentliche Filteraufgabe zur Verfügung.

Die Aufkonzentrierung des zurückbleibenden und über die Abflußleitung 4 abgeführten Retentats hängt maßgeblich ab von der Verweildauer der zu reinigenden Flüssigkeit in dem Spalt 11. Sie läßt sich nach Bedarf verändern durch eine Veränderung der Drehzahl des Rotationsköpers 2 sowie durch die Formgebung und Dimensionierung der mit diesem umlaufenden Propellerblätter. Darüberhinaus läßt sich eine weitere Steigerung erreichen, wenn an die semipermeable Membran 1 im letzten Abschnitt des Querstrommikrofilter ein Vakuum 14 angeschlossen wird, welches die Restflüssigkeit aus dem Retentat in Dampfform überführt und entfernt. Die dazu notwendige Phasenwechselenergie bewirkt zugleich eine Abkühlung des Retentats. Die Maßnahme läßt sich bei jeder der vorgeschlagenen Ausführungen zur Anwendung bringen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführung haben die Propellerblätter entgegen der vorstehend beschriebenen Ausführung eine mit der Durchflußrichtung im wesentlichen übereinstimmende Förderrichtung und insgesamt die Wirkung einer Schraubenpumpe. Die Verwendung einer separaten Pumpe zur Zuführung der zu filtrierenden Flüssigkeit über die Zuflußleitung 3 kann sich dadurch erübrigen.

Entgegen der vorstehend beschriebenen Ausführung ist der Rotationskörper 2 darüberhinaus nur an dem in dem Bereich der Zuflußleitung befindlichen Ende mit den zu einer Förderschnecke zusammengefaßten Propellerblättern 5 bestückt und in diesem Bereich von einer seiner Drehbewegung nicht folgenden Panzerung 7 des Gehäuses umschlossen. Es besteht hierdurch die Möglichkeit, auch in mechanischer Hinsicht eine weniger widerstandsfähige semipermeable Membran 1 zu verwenden.

Die Verweildauer der zu filtrierenden Flüssigkeit in dem Querstrommikrofilter läßt sich durch die Formgebung und Dimensionierung der Propellerblätter 5 verändern sowie durch die Drehzahl des Rotationskörpers 3. Desweiteren besteht die Möglichkeit, die Abflußleitung 4 zu drosseln bzw. eine Rückführung für das Retentat vorzusehen und in dieser einen Zwischenspeicher.

Die in Fig 3 gezeigte Ausführung ist insbesondere für Anwendungen geeignet, in denen der Gehalt der zu filtrierenden Flüssigkeit an Schwebstoffen gering ist und die Drehzahl des Rotationskörpers 3 so weitgehend gesteigert werden kann, daß sich eine turbulente Strömung in dem Spalt 11 ergibt. Trotz der zylindrischen, glatt ausgebildeten Oberfläche des Rotationskörpers 3 lassen sich hierdurch Ablagerungen auf der Innenseite der semipermeablen Membran weitgehend verhindern und gute Aufkonzentrierungsgrade des aus der Abflußleitung 4 austretenden Retentats erzielen. Ein solches Querstrommikrofilter eignet sich daher besonders gut als Vorstufe im Rahmen größerer Anlagen.

In Fig. 4 und 4a werden Ausführungen gezeigt, bei denen der Rotationskörper 2 auf seiner ganzen Länge mit zu einer Förderschnecke zusammengefaßten Propellerblättern bestückt ist, die eine mit der Durchflußrichtung im wesentlichen übereinstimmende Förderrichtung haben. Hierdurch wird erreicht, daß das immer mehr austrocknende Gut unter Vermeidung von Verstopfungserscheinungen zuverlässig ausgetragen wird. Die den Spalt 11 begrenzende Innenseite der semipermeablen Membran wird außerdem bei niedrigen Drehzahlen gleichmäßiger mit Flüssigkeitswirbeln beaufschlagt als bei der vorstehend beschriebenen Ausführung. Die Leistung bei niedrigen Drehzahlen ist dementsprechend erhöht und es besteht die Möglichkeit, eine nahezu vollständige Trocknung des Retentats durch Anlegen eines Vakuums (Fig. 4) oder eine Trockengasspülung (Fig. 4a) zu erreichen. Eine solche Ausführung ist insbesondere zu einer Verwendung in der weiter unten beschriebenen Stufe II einer Gesamtanlage geeignet, d. h. zur Förderung und Trocknung von hochviskoser Rohlösung.

In Fig. 5 ist eine Gesamtanlage in schematischer Darstellung wiedergegeben, in der unterschiedliche Ausführungen des erfindungsgemäßen Querstrommikrofilter zu einer organisch zusammenwirkenden Einheit zusammengefaßt sind.

Die zu reinigende Flüssigkeit weist einen Trockensubstanzgehalt TS von ca. 5 Gew.-% auf. Sie wird über eine Zuflußleitung 3 der Anlage zugeführt und mittels einer Pumpe 15 in die erste Filterstufe I eingespeist, welche im wesentlichen aus einem Querstrommikrofilter 16 besteht, das ähnlich der in Fig. 3 Ausführung gestaltet ist. Der Rotationskörper läuft mit hoher Drehzahl um. Hierdurch ergibt sich in dem in Fig. 5 nicht gezeigten Spalt 11 eine in Umfangsrichtung zeigende Schleppströmung, die sich mit der achsparallelen Durchflußrichtung gegenseitig überlagert. Die Oberfläche der semipermeablen Membran ist dadurch in einer besonders gleichmäßigen Weise mit der zu reinigenden Flüssigkeit beaufschlagt. Die Drehgeschwindigkeit des Rotationskörpers ist so gewählt, daß in dem Spalt turbulente Flüssigkeitsverwirbelungen entstehen, die gleichmäßig verteilt sind. Hierdurch, durch periodische Rückspülungen oder durch eine Kombination beider Maßnahmen läßt sich der Aufbau einer Deckschicht auf der Innenseite der semipermeablen Membran weitgehend verhindern bzw. kontrollieren.

Das Ventil V1 dient als Bypass-Ventil der Pumpe P2. Der Behälter B2 bewirkt eine Vergrößerung des Stufenvolumens, was es ermöglicht, biologische, physikalische und/oder chemische Prozesse in der Stufe ablaufen zu lassen und für die Erzielung eines guten Wirkungsgrades nutzbar zu machen. V1 und V5 bestimmen das Volumenstromverhältnis zwischen der Rückführung und dem Retentatausstrom aus Stufe I.

Der Behälter B1 und die Ventile V6 und V8 bilden eine Rückspüleinheit der Stufe I, welche bedarfsweise in Betrieb nehmbar ist. Der Behälter B1 ist bei normalen Betriebsbedingungen mit Permeat gefüllt und so angeordnet, daß die enthaltene Flüssigkeit anteilig in den die semipermeable Membran auf der Rückseite begrenzenden Permeatraum verlagert und durch die Poren der Membran in den Spalt 11 des Querstrommikrofilters 16 verlagert wird, wenn das Ventil V6 geöffnet und Druckluft in den Behälter B1 eingespeist wird. Eine gegebenenfalls auf der Membran abgelagerte Deckschicht wird hierdurch abgetragen und in das Retentat überführt. Dieses weist unter normalen Betriebsbedingungen einen Trockensubstanzgehalt TS von ca. 30 Gew.-% auf.

Der Retentatausstrom wird über das Ventil V5 in eine zweite Stufe II überführt, welche im wesentlichen durch ein Querstrommikrofilter entsprechend Fig. 4 oder Fig. 4a gebildet ist. Förderung, Druckaufbau und Wandscherung werden von einem langsam laufenden Rotationskörper 2 bewirkt, der entsprechend dieser Darstellung gestaltet ist. Das schon hochviskose Eingangsfluid der Stufe II wird von den zu einer Förderschnecke zusammengefaßten Propellerblättern 5 des Rotationskörpers 2 an der Membranwand unter hohem Druck ausgepreßt und weiter getrocknet. Die Förderschnecke kann durch eine degressive Steigung so ausgelegt werden, daß der Druck mit zunehmender Annäherung an die Abflußleitung 4 weiter ansteigt. Zugleich wird hierdurch der Volumenschwund der transportierten Masse ausgeglichen, der sich durch die Abscheidung des Permeats ergibt. Als Membran kann ein Mikro- oder Ultrafilter aus Edelstahl oder Keramik zu Anwendung gelangen. Das Retentat weist dann einen Trockensubstanzgehalt TS von ca. 95 Gew.-% auf.

Eine vollständige Trocknung des Retentats kann durch permeatseitiges Anlegen eines Vakuums oder durch Anwendung der Trockengasspülung in einer letzten Stufe erreicht werden. Die Flüssigkeit entweicht dampfförmig durch die Poren der semipermeablen Membran, welche alle festen Partikel zurückhält. Der aus Feststoffen bestehende Filterkuchen wird dabei gleichzeitig abgekühlt. Der entsprechende Bereich der Membran kann gegebenenfalls auch als Lösungs-Diffusions- Membran ausgeführt werden, um ein Entweichen flüchtiger Wertstoffe zu verhindern.

Das aus den Filtrationsstufen I und II austretende Permeat wird in einer dritten Stufe III feinfiltriert, welche im wesentlichen aus einem Querstrommikrofilter 18 entsprechend Fig. 1 besteht. Es ist jedoch auch möglich, je nach gewünschtem Reinheitsgrad gegebenenfalls die Membrantrennverfahren Mikro-, Ultra- oder Nanofiltration sowie Umkehrosmose, Pervaporation, Membrandestillation o. ä. als dritte Stufe einzusetzen. Das Retentat der Stufe III wird wieder in die Filtrationsstufe I zurückgeführt. Das Verhältnis zwischen in die Stufe I zurückgeführtem und in Stufe III rezirkuliertem Retentat wird durch die Ventile V9 und V10 bestimmt. Die Pumpe P3 erzeugt die nötige Durchströmung des Querstrommikrofilters 18. Das Permeat der Stufe III ist eine partikelfreie Flüssigkeit (Trockensubstanzgehalt TS 0 Gew.-%), die je nach Anwendungsfall wiederverwendet oder neu eingeleitet werden kann.

Anwendungsbeispiele 1. Bier/Weinfiltration

Bei der Produktion von Getränken, wie beispielsweise von Säften, Wein oder Bier, müssen in der Regel nach beendeter Pressung bzw. Gärung die Hefen und Trübstoffe vollständig entfernt werden. Derzeit wird dieser Verfahrensschritt mittels eine Kieselgur-Tiefenfiltration durchgeführt. Versuche zum Ersatz dieses bekannten Verfahrens durch Membranfiltrationsprozesse sind im Gange, jedoch werden dabei hohe Konzentrierungsgrade nur durch einen hohen Energieeinsatz erreicht.

Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Querstrommikrofilters gelingt eine so weitgehende Aufkonzentrierung der Hefen und Trübstoffe, daß diese in pastöser bzw. trockener Form vorliegen. Bei Integration einer K1 ärbzw. Ultrafiltration des Getränkes kann das Endprodukt fertig zu Abfüllung und das Nebenprodukt fertig als Viehfutter oder Düngemittel entnommen werden.

2. Simultane Herstellung von Bioprodukten und konzentrierter Biomasse

In die Retentatrückführung von Stufe I gemäß Fig. 5 wird ein Behälter B2 zur Vergrößerung des Stufenvolumens integriert. In dem Kreisauf selbst findet eine Bio-Reaktion statt, z. B. die Umwandlung von Glucose in Ethanol und Hefen. In Stufe II wird die dem Reaktionskreislauf als Retentat entnommene Biomasse eingedickt und getrocknet. Für Bäckerhefe reicht eine Trocknung bis etwa 50% Trockensubstanz aus.

Das flüssige Permeat wird in Stufe III weiter aufgearbeitet. Diese kann z. B. durch Pervaporation zur Aufkonzentrierung und Reinigung des gewonnenen Ethanols geschehen.

Je nach Art der Bioreaktion kann die konzentrierte Biomasse oder das flüssige Permeat das zu gewinnende Produkt darstellen.

3. Herstellung chemischer Produkte

Analog zur Herstellung von Bioprodukten kann das erfindungsgemäße Querstrommikrofilter auch in der chemischen Produktion eingesetzt werden. In diesem Falle wird in einer Anlage, welche entsprechend Fig. 5 gestaltet ist, in Stufe I eine chemische Reaktion durchgeführt, beispielsweise eine Fällungsreaktion, bei der ein Feststoff entsteht. Flüssigkeit und Feststoff werden in den folgenden Stufen wie vorstehend beschrieben voneinander getrennt.

4. Abwasserfiltration und Erzeugung von hochkonzentriertem Schlamm

In der Umwelttechnik müssen feststoffbeladene Abwässer aller Art geklärt werden können. Eine der wesentlichsten und teuersten Operationen ist die Auftrennung der Abwässer in klärbare oder wiederverwertbare Flüssigkeit und möglichst hochkonzentrierte Schlämme zur Deponierung, Weiterverwendung oder Verbrennung.

Verwendet man in einer Gesamtanlage gemäß Fig. 5 in Stufe III das Verfahren der Umkehrosmose, so erhält man eine bisher nicht mögliche Auftrennung des Abwassers in wiederverwendbares Brauchwasser und praktisch trockenen Schlamm mit einem Heizwert ähnlich demjenigen der Braunkohle. Dieser getrocknete Schlamm kann ohne Probleme gelagert und transportiert werden. Er kann als Brennstoff oder Dünger verwendet werden, sofern er nicht mit toxischen Chemikalien kontaminiert ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Querstrommikrofilter, bei dem eine semipermeable Membran einen um eine Achse rotierenden Rotationskörper in geringem radialem Abstand umschließt, wobei der Rotationskörper mit gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten, radial nach außen weisenden Vorsprüngen versehen ist und wobei der durch den Abstand gebildete Spalt an dem einen axialen Ende mit einer Zuflußleitung für die zu filtrierende Flüssigkeit und an dem anderen Ende mit einer Abflußleitung für das Retentat verbunden ist, wodurch die Durchflußrichtung durch den Spalt bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge des Rotationskörpers (2) durch pumpend wirkende Propellerblätter (5) gebildet sind, die eine axial gerichtete Förderrichtung haben.
  2. 2. Querstrommikrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerblätter (5) eine der Durchflußrichtung im wesentlichen entgegengesetzte Förderrichtung haben.
  3. 3. Querstrommikrofilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerblätter (5) eine mit der Durchflußrichtung im wesentlichen übereinstimmende Förderrichtung haben.
  4. 4. Querstrommikrofilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper (2) nur an dem in dem Bereich der Zuflußleitung (3) befindlichen Ende mit den Propellerblättern (5) bestückt ist.
  5. 5. Querstrommikrofilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper (2) in dem mit den Propellerblättern (5) bestückten Bereich von einer seiner Drehbewegung nicht folgenden Panzerung (7) umschlossen ist.
  6. 6. Querstrommikrofilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper (2) auf seiner ganzen Länge mit den Propellerblättern (5) bestückt ist.
  7. 7. Querstrommikrofilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerblätter (5) eine Steigung haben, die mit zunehmender Annäherung an die Abflußleitung (4) in degressiver Weise abnimmt.
  8. 8. Querstrommikrofilter nach Anspruch 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerblätter (5) einen Abstand von der semipermeablen Membran (1) haben, der mit zunehmender Annäherung an die Abflußleitung (4) in degressiver Weise abnimmt.
  9. 9. Querstrommikrofilter nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander folgenden Propellerblätter (5) im Zuge von zumindest einer den Rotationskörper (2) kontinuierlich umschließenden, gedachten Schraubenlinie angeordnet sind und einander in ihrer Förderwirkung ergänzen.
  10. 10. Querstrommikrofilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander folgenden Propellerblätter (5) im Zuge der Schraubenlinie einstückig ineinander übergehend als Förderschnecke ausgebildet sind.
  11. 11. Verwendung des Querstrommikrofilters nach Anspruch 1 bis 10 in einem Verfahren, bei dem die durch eine chemische oder biologische Reaktion in einer Flüssigkeit erzeugten Schwebstoffe gleichzeitig mit ihrer Bildung ausgeschieden werden.
  12. 12. Verwendung des Querstrommikrofilters nach Anspruch 1 bis 10 bei der Ausscheidung von Trübstoffen aus Getränken.
  13. 13. Verwendung des Querstrommikrofilters nach Anspruch 1 bis 10 bei der Ausscheidung von Bioprodukten aus Flüssigkeiten.
  14. 14. Verwendung des Querstrommikrofilters nach Anspruch 1 bis 10 bei der Ausscheidung von chemischen Produkten aus Flüssigkeiten.
  15. 15. Verwendung des Querstrommikrofilters nach Anspruch 1 bis 10 bei der Ausscheidung von Feststoffen aus Abwasser.






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