DE69738497T2

DE69738497T2 - Verbesserte filtrationsanordnung mit mikroporöser membrane

Info

Publication number: DE69738497T2
Application number: DE69738497T
Authority: DE
Inventors: Bruce Gregory Chatswood BILTOFT
Original assignee: Siemens Water Technologies Corp
Current assignee: Siemens Water Technologies Holding Corp
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2017-12-10
Also published as: CN1140323C; KR100519690B1; WO1998025694A1; CN1233973A; US6254773B1; ES2297866T3; JP2001508352A; KR20000069427A; EP0954371B1; EP0954371A4; EP0954371A1; DE69738497D1; AUPO412596A0; JP3949728B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Filtrationsprozesse und Vorrichtungen von der Art, bei der mikroporöse Membranen verwendet werden, wobei Schmutzstoffe enthaltende Einspeiselösung unter Druck einer Einspeiselösung aufnehmenden Fläche der Membran zum Durchlauf durch dieselbe zugeführt wird und wobei Filtrat von der Permeatseite der Membranen abgezogen wird.
Spezieller betrifft die Erfindung Systeme, die mikroporöse Filter verwenden, welche längliche Bündel von mikroporösen polymeren Fasern umfassen, wobei zu filternde Einspeiselösung der Außenseite der Faserbündel zugeführt wird und Permeat aus den Enden der Faserlumen entnommen wird. Die Systeme beinhalten außerdem vorzugsweise eine Rückspüleinrichtung zum regelmäßigen Reinigen der Einspeiseflächen der Fasern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Typische, dem Stand der Technik entsprechende Filtersysteme des oben beschriebenen Typs enthalten im Allgemeinen längliche rohrförmige Patronen, die ein Bündel der mikroporösen Hohlfasern umschließen. Verteiler- oder Sammleranordnungen werden dann verwendet, um die Patronen zu verbinden, gewöhnlich an einem oder an beiden Enden, wobei diese Verteiler bewirken, dass die jeweiligen Ströme von verunreinigter Speiselösung und Permeat getrennt und durch das System hindurch umgelenkt werden, siehe z. B. WO 91 16124 A . In diesem Zusammenhang weisen Querstromsysteme normalerweise zwei Speiselösungsverteiler (Einlass und Rücklauf-Auslass) und ein oder zwei Permeatverteiler auf. In Querstrom-Filtrationssystemen nach dem Stand der Technik fließt der zu filternde Strom tangential zur Oberfläche der Membran oder quer über sie hinweg. Dies erzeugt eine "kehrende" Wirkung an der Membranoberfläche, wodurch die Oberfläche reiner gehalten wird. Dagegen haben Systeme, die für einen Betrieb mit geschlossenem Ende konfiguriert sind, nur einen Einspeiselösungs-Einlassverteiler und einen Permeat-Auslassverteiler. Ferner sind diese Verteiler oder Sammleranordnungen nach dem Stand der Technik oft so konfiguriert, dass sie die Konstruktion von modularen zwei- oder dreidimensionalen Patronenanordnungen ermöglichen.
US 4451369 beschreibt eine Fluidtrennvorrichtung vom Hohlfasermembran-Typ, die für eine selektive Trennung von Fluiden bei verschiedenen Verfahren wie etwa Gaspermeation, Flüssigkeitspermeation, Dialyse, Ultrafiltration, Umkehrosmose usw. von Nutzen ist und welche wenigstens ein Paar von Einheitsstrukturen umfasst, welche in einem zylindrischen Druckbehälter uniaxial in Reihe angeordnet sind, wobei das besagte Paar von Einheitsstrukturen umfasst: ein Paar von zylindrischen Hohlfaserbaugruppen mit einer selektiven Permeabilität, ein Mittel zum Sammeln von permeatiertem Fluid, welches zwischen seitlichen Rohrböden gehalten wird, die jeweils an einem Endpunkt des Paares von zylindrischen Hohlfaserbaugruppen vorgesehen sind, und in der Lage ist, das Fluid zu sammeln, welches durch den seitlichen Rohrboden strömt, ein Permeationsfluidrohr zum Entnehmen des permeatierten Fluids, welches das Mittel zum Sammeln eines permeatierten Fluids senkrecht in der Mitte durchdringt, und ein Einbaumittel, das mit einem Durchflusskanal zum Durchlassen eines konzentrierten Fluids, das nicht permeatiert wird, versehen ist, wobei der besagte Durchflusskanal ungefähr in einem mittleren Bereich des Mittels zum Sammeln eines permeatierten Fluids angeordnet ist, so dass er das Permeationsfluidrohr umgibt.
US 5470469 beschreibt eine Patrone, die eine Vielzahl von Hohlfasermembranen enthält. Die Patrone umfasst eine Vielzahl von Fasern, die in einem Bündel angeordnet sind, und wenigstens ein Ende des Bündels, das in einen Rohrboden eingebettet ist. Die Rohrböden sind mit Endkappen ausgestattet, um eine Kammer für das Permeat zur Verfügung zu stellen. Ein Speiserohr erstreckt sich in Längsrichtung durch das Bündel hindurch, und ein Permeatauslassrohr ist, vorzugsweise konzentrisch, innerhalb eines Speiserohres angebracht. Die Patrone erfordert keine Hochdruckdichtung wie etwa eine O-Ring-Dichtung zur Innenwand des Druckbehälters. Die Patrone ist als eine einzige Einheit konfiguriert, die für einen einfachen Einbau durch Einrasten in einen Druckbehälter eingerichtet ist. Mehrere Patronen können leicht in einen Druckbehälter eingesetzt werden und so angeordnet werden, dass sie in Reihe oder parallel arbeiten. Die Hohlfasermembran-Patrone ist für eine industrielle Leistung mit hohem volumetrischem Wirkungsgrad und hoher Zurückweisung gelöster Stoffe eingerichtet. Außerdem wird ein Verfahren zum Einbauen der Patronen in einen Druckbehälter beschrieben, in dem zuvor spiralförmig gewundene Elemente verwendet wurden.
US 4670145 beschreibt eine Fluidpermeator-Vorrichtung, welche einen äußeren zylindrischen Mantel umfasst, in welchem ein im Allgemeinen konzentrisches äußeres zentrales Rohr angeordnet ist, das mit einem Anschluss an einem Ende des zylindrischen Mantels und einem Anschluss am entgegengesetzten Ende des zylindrischen Mantels in Kommunikation steht, welcher in Kommunikation mit einem inneren zentralen Rohr steht, das sich innerhalb des äußeren zentralen Rohrs befindet. Das äußere zentrale Rohr ist perforiert, wodurch bewirkt wird, dass es mit der Außenseite kommuniziert. Eine Vielzahl von Permeator-Hohlfaserbündeln mit ringförmigen Querschnitten ist demontierbar an dem äußeren zentralen Rohr angebracht. Die Hohlfasern sind mit ihren offenen Enden in wenigstens einem Rohrboden angebracht, welcher mit dem inneren zentralen Rohr in Kommunikation steht. Der zylindrische Mantel weist einen zusätzlichen Anschluss zum Einspeisen von zu trennendem Fluid oder zum Entfernen von Rückständen auf.
EP 053635 beschreibt eine Hohlfaserbaugruppe mit selektiver Permeabilität durch zylindrische Anordnungen von Hohlfasern mit selektiver Permeabilität, die hauptsächlich umfasst: eine zylindrische Schicht von Hohlfasern (1), die durch eine kreuzweise Anordnung von Hohlfasern gebildet wird, einen hohlen Abschnitt (2), welcher im Inneren der obigen zylindrischen Schicht von Hohlfasern (1) existiert, eine Vielzahl von Eingriffsmittel (3), welche in dem besagten hohlen Abschnitt (2) jeweils voneinander getrennt sind, eine Kunstharzwand (A) (4), welche an einem offenen Ende der besagten Hohlfasern angeordnet ist und so beschaffen ist, dass sie nach außen hin offen ist, ohne irgendeinen Zwischenraum zwischen den besagten Fasern zu lassen, und mit Trennung von den besagten Eingriffsmitteln (3), eine Kunstharzwand (B) (5), welche an dem anderen Ende der besagten Baugruppe zum Fixieren des Endes der besagten Baugruppe angeordnet ist, ein elastisches Stützelement (6) zum Steuern des Abstands zwischen den zwei Kunstharzwänden (A) (4) und (B) (5) und eine Fluidzufuhrleitung (8).
Es ist anzumerken, dass diese Systeme unter erheblichen Innendrücken arbeiten. Daher müssen die Patronengehäuse und Sammler- und Verteilerkonstruktionen aus Materialien hergestellt werden, die eine hohe Festigkeit und dadurch entsprechend hohe Kosten aufweisen, wie etwa nichtrostender Stahl und verstärkte Kunststoffe einer hohen Anspruchsklasse, die speziell dafür ausgelegt sind, diesen Drücken standzuhalten.
Die meisten der Konstruktionen nach dem Stand der Technik, die bisher verfügbar waren, haben sich als zufrieden stellend für Anwendungen in einem kleinen bis mittleren Maßstab erwiesen. Da aber nun eine zunehmende Nachfrage nach Systemen größeren Umfangs besteht, erweisen sich die gegenwärtigen Konstruktionen als inakzeptabel teuer, zum Beispiel aufgrund der zusätzlichen Menge von erforderlichen Verbindungsrohrleitungen und der Kosten der Menge an Komponenten, die mit jeder einzelnen Patrone verknüpft ist.
Wenn man versucht, umfangreichere Systeme zu konzipieren, ist es nicht einfach damit getan, die einzelnen Komponenten maßstäblich zu vergrößern. Dies liegt zum Teil daran, dass es wünschenswert ist, dass die einzelnen Bestandteile eine solche Größe behalten, dass sie für die Zwecke des Zusammenbaus und der Wartung leicht von Menschen handhabbar sind. Ferner gewinnen, wenn die Konstruktionen selbst und die zugehörigen Durchflusswege größer bzw. länger werden, die Probleme mit Druckabfällen innerhalb des Systems an Bedeutung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine modifizierte Filtrationsbaugruppe der hier weiter oben beschriebenen Art bereitzustellen, welche wenigstens einige Nachteile des Standes der Technik überwindet oder wesentlich mildert oder wenigstens eine nützliche Alternative dazu bietet.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Filterbaugruppe bereitgestellt, welche umfasst: ein längliches Gehäuse mit zwei oder mehr diskreten Filterbündelstücken, die Ende an Ende in einer Reihenkonfiguration angeordnet sind, wobei jedes Filterbündel eine Vielzahl von mikroporösen polymeren Hohlfasern umfasst, wobei zu filternde Einspeiselösung zur Außenseite des Faserbündels zugeführt wird und Permeat aus einem oder beiden Auslassenden der Faserlumen entnommen wird; einen oder mehrere Speisekanäle, die sich längs entlang des besagten Gehäuses erstrecken, um Einspeiselösung zu den besagten Filterbündelstücken zu leiten; ein oder mehrere sich längs erstreckende Permeatrücklaufkanäle, die sich im Allgemeinen parallel zu den besagten Filterbündelstücken erstrecken, wobei die besagten Permeatrücklaufkanäle gegen Kontakt mit der besagten Einspeiselösung abgedichtet sind und so ausgeführt sind, dass sie mit jedem der besagten Permeat-Auslassenden der besagten Faserlumen in den besagten Filterbündelstücken in Fluidströmungskommunikation stehen; und eine oder mehrere Verteileranordnungen, die jeweils eine Speiseeinlassöffnung, die mit dem (den) besagten einen oder mehreren sich längs erstreckenden Speisekanälen verbunden ist, und eine separate Permeatauslassöffnung, die mit dem (den) besagten einen oder mehreren Permeatrücklaufkanälen verbunden ist, aufweist; und wobei sich in jedem Längsabschnitt des besagten Gehäuses zwei oder mehr koextensive Filterbündelstücke befinden, die jeweils in ähnlicher Weise mit benachbarten Filterbündelstücken in Reihe verbunden sind.
Bei einer bevorzugten Form sind die Verteileranordnungen an einem oder beiden Längsenden des besagten Gehäuses angeordnet und so gestaltet, dass sie eine Vielzahl der Filterbaugruppen zu Bänken (Sätzen) verbinden.
Vorteilhafterweise kann das Gehäuse zwei, drei oder vier Filterbündelstücke aufweisen, die Ende an Ende in einer Reihenkonfiguration angeordnet sind. Auf diese Weise können umfangreiche Systeme unter Verwendung von Filterbündelstücken oder Teilmodulen konstruiert werden, welche von einer solchen Größe sind, dass sie leicht durch Menschen handhabbar sind.
Bei einer Form werden koextensive Filterbündelstücke miteinander zu einer Unterbaugruppe von mehreren Filterbündelstücken verbunden. Vorzugsweise ist jedes Bündelstück separat auf die herkömmliche Art und Weise vergossen, die weiter unten ausführlicher beschrieben ist.
Bei weiteren Formen stellt die Erfindung ein längliches Gehäuse bereit, das an jedem beliebigen Punkt vier koextensive Filterbündel enthält, wobei drei oder vier solche Filterbündelstücke in Reihe verbunden sind. Bei einer bevorzugten Form ist ein peripherer Speisekanal vorgesehen, welcher im Allgemeinen parallel zu den Außenwänden des Gehäuses ist und welcher sich möglichst an einem beliebigen Punkt in einer radialen Tiefe von nicht mehr als ungefähr 15 mm befindet, zusammen mit einem zentralen Speisekanal, welcher durch die Mitte der vier koextensiven Filterbündelstücke verläuft. Bei einer Form kann der periphere Speisekanal und/oder der zentrale Speisekanal, zum Beispiel durch die Verwendung von Dichtungsmaterial, so konfiguriert sein, dass er hilft, den Strom von Einspeiselösung sowohl um die Filterbündel herum als auch in sie hinein zu lenken.
Es ist ferner wünschenswert, dass vier separate Permeatrücklaufröhren vorgesehen sind, die innerhalb des Gehäuses zwischen dem zentralen und dem peripheren Speisekanal in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind.
Vorzugsweise sind an beiden Längsenden des Gehäuses Verteileranordnungen in der Form von Sammlern vorgesehen, um die Querstromfiltration zu erleichtern, wobei ein Teil der Einspeiselösung aus dem anderen Ende zur Rezirkulation abgelassen werden kann. Die Einspeiselösungs-Auslassöffnung kann auch als eine Spülfluid-Einlassöffnung für einen Betrieb während des Rückspülprozesses verwendet werden, wobei Fluid unter Druck über die Filtrat- oder Permeat-Auslassöffnungen der Innenfläche der Faserlumen zugeführt wird und anschließend ein Rückspülfluid den Außenflächen der Fasern zugeführt wird, um eventuell angesammelte Schmutzstoffe auszuspülen, die eventuell von den Fasern abgelöst worden sind.
Es ist außerdem wünschenswert, insbesondere in Systemen, die Filterbündel mit großem Durchmesser verwenden, Speisekanäle durch die Mitte jedes einzelnen Filterbündels vorzusehen.
Schließlich könnten andere bevorzugte Formen der Erfindung auch Mittel enthalten, um einzelne Filterbaugruppen oder Sätze (Bänke) von Baugruppen im Falle des Ausfalls eines Filterbündels zu isolieren. Dies wird bei einer Ausführungsform mittels einzelner Ventile erreicht, die je nach Erfordernis jedem Filterbündelstück, jedem Filterbaugruppengehäuse oder jeder Verteileranordnung zugeordnet sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine Teilansicht im Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines Filtrationssystems gemäß der Erfindung ist, das vier koextensive Filterbündel und Filtratrücklaufkanäle aufweist;
2 ein Querschnitt entlang der Linie 2-2 von 1 ist;
3 eine detailliertere Teilansicht im Längsschnitt eines Systems ist, das dem in 1 dargestellten sehr ähnlich ist;
4 ein vergrößerter detaillierter Querschnitt des in 3 dargestellten Systems ist;
5 eine aufgeschnittene perspektivische Teilansicht einer zweiten Ausführungsform eines Filtrationsmoduls ist, das drei Filterbündel und drei Filtratrücklaufkanäle aufweist;
6 eine schematische Seitenansicht einer dreidimensionalen Anordnung ist, die unter Verwendung der in den vorhergehenden Abbildungen dargestellten Module konstruiert wurde;
7 eine Endansicht der in 6 dargestellten Filterbaugruppe ist;
8 ein erstes Diagramm ist, das die Ergebnisse eines ersten Leistungsvergleichstests der vorliegenden Erfindung und des Standard-Filtrationssystems M10C der Anmelderin hinsichtlich des Transmembrandruckabfalls zeigt;
9 ein zweites Diagramm ist, das die Ergebnisse eines zweiten Leistungsvergleichstests der vorliegenden Erfindung und des Standard-Filtrationssystems M10C der Anmelderin hinsichtlich des Transmembrandruckabfalls zeigt.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Es wird auf die Zeichnungen Bezug genommen; die Filterbaugruppe 1 enthält ein längliches Gehäuse 2, das in seinem Inneren eine Vielzahl von Filterbündeln 3 aufweist, die Ende zu Ende in einer Reihenkonfiguration angeordnet sind. Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind 4 Sätze von koextensiven (gleich weit ausgedehnten) Filterbündeln vorhanden, die jeweils in Reihe mit einem benachbarten Satz von vier Filterbündeln verbunden sind. Eine ähnliche Anordnung ist in 5 dargestellt, wobei nur drei koextensive Filterbündel verwendet werden. Gegenwärtig wird die Verwendung von entweder zwei oder vier koextensiven Filterbündelstücken bevorzugt.
Jedes Filterbündel umfasst eine Vielzahl von mikroporösen polymeren Hohlfasern von der Art, bei der zu filternde Einspeiselösung zur Außenseite des Faserbündels zugeführt wird und Permeat aus einem oder beiden Permeat-Auslassenden der Faserlumen entnommen wird. Diese Bündel sind gewöhnlich an den Auslassenden "vergossen", um leicht eine Trennung des Permeats von der Speiselösung zu ermöglichen und gleichzeitig die Fasern in zusammengesetzten Bündeln zu halten.
Das bevorzugte Vergussmaterial ist Urethan, welches ein duroplastisches Polymer ist. Es wird eine flache Vorverguss-Schale mit der erforderlichen endgültigen Umfangsform bereitgestellt, welche eine Vielzahl von langen, in Abständen voneinander angeordneten Spitzen aufweist. Die Fasern werden in der Schale angeordnet, und das Kunstharz wird gegossen, wobei die Faserlumen am Ende abgesperrt werden. Die Vorverguss-Schalen werden anschließend entfernt, und das Bündel wird in einer Zentrifuge mit zweiten Vergussformen angebracht, und es wird zusätzliches Urethan durch die Löcher in dem Vorverguss-Formteil hindurch, die durch die Spitzen gebildet wurden, eingeführt. Nachdem der zweite Verguss ausgehärtet ist, werden der Vorverguss-Endabschnitt plus ein Abschnitt des zweiten Vergusses als Scheibe abgeschnitten, wodurch die Enden der Faserlumen klar freigelegt werden.
Außerdem sind innerhalb des Gehäuses ein oder mehrere sich längs erstreckende Speisekanäle vorgesehen. Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform umfassen die Speisekanäle einen im Allgemeinen ringförmigen äußeren Speisekanal 6 (von vorzugsweise nicht mehr als ungefähr 15 mm), welcher sich um den Umfang der Gruppen von Filterbündeln 3 herum erstreckt, und einen zentralen Speisekanal 7, welcher sich durch den zentralen Kern des Gehäuses hindurch erstreckt. Bei den in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen weisen die Bündel eine äußere Hülse auf, die ein Dichtungsmittel aufweist, welches sich bis an den Umfang des äußeren Gehäuses erstreckt, wobei die Hülse mittel enthält, um den Strom von Einspeiselösung sowohl um die Filterbündel herum als auch in sie hinein zu lenken. Der zentrale Speisekanal kann in ähnlicher Weise Gebilde in der Form von Abweisern und Ähnlichem aufweisen, um die Einspeiselösung sowohl in die Filterbündel hinein als auch um sie herum zu lenken, wie in 3 dargestellt.
Außerdem sind ein oder mehrere sich längs erstreckende Permeatrücklaufkanäle 8 vorgesehen, welche sich in ähnlicher Weise parallel zu den Filterbündeln erstrecken, wobei jeder der Permeatrücklaufkanäle mit jedem der Permeat-Auslassenden der Faserlumen über Verbindungskanäle 9 (siehe 1) in Fluidstromkommunikation steht. Außerdem können Mittel in der Form von Ventilen oder Ähnlichem vorgesehen sein (nicht dargestellt), um ein einzelnes Filterbündel, ein Filterbaugruppengehäuse oder eine Verteileranordnung im Falle eines Ausfalls selektiv zu isolieren.
An einem oder beiden Längsenden jedes Gehäuses 2 befindet sich eine Verteiler- oder Sammleranordnung, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. Jeder Sammler weist eine Einspeiselösungs-Einlassöffnung 11 auf, welche in Fluidstromkommunikation mit den längs verlaufenden Speisekanälen 6 und 7 steht, und eine Permeat-Auslassöffnung 12, welche in abgedichteter und separater Kommunikation mit den Permeatrücklaufkanälen 8 steht.
Es wird insbesondere auf die 6 und 7 Bezug genommen; es ist ersichtlich, wie die Anordnung der vorhergehenden Abbildungen in einer modularen Konstruktion durch Verbindung von auf geeignete Weise gestalteten Sammlern aufgebaut werden kann, so dass umfangreiche, jedoch hochkompakte dreidimensionale Anordnungen aus einer Anzahl von zweidimensionalen Sätzen ("Bänken") gebildet werden.
In Betrieb arbeitet das System im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie die Filtrationsprozesse nach dem Stand der Technik. Dort, wo Rückspüleinrichtungen vorgesehen sind, wird der Systemauslass abgesperrt, und Fluid wird unter Druck der Permeat-Auslassöffnung zugeführt, auf eine solche Weise, dass es durch die Membranen geleitet wird, um Schmutzstoffe zu lösen, welche sich an den äußeren Einspeiseflächen angesammelt haben. Ein Spülfluid, welches oft Einspeiselösung ist, wird dann gewöhnlich der Querstrom-Einspeiselösungs-Ausgangsöffnung zugeführt, damit es durch das System strömt und dabei eventuelle abgelöste Schmutzstoffe herausspült.
Wie man sieht, wird durch das System gemäß der Erfindung ein Mittel bereitgestellt, um die Packungsdichte der Filterfaserbündel wesentlich zu erhöhen, während gleichzeitig die Gesamtkosten des Systems verringert werden, indem die Anzahl teurer Sammleranordnungen und die Verbindungsrohrleitungen auf ein Minimum begrenzt werden. Zum Beispiel haben durch die Anmelderin durchgeführte Versuche gezeigt, dass die vorliegende Erfindung ein System zum Ergebnis haben kann, welches um 40% kostengünstiger und um 60% kleiner als eine Anlage ist, in welcher die gegenwärtige Technologie M10C der Anmelderin angewendet wird.
Ferner haben Tests gezeigt, dass nur geringe oder keine Beeinträchtigungen der Effizienz des Betriebs auftreten, da potentielle Probleme hinsichtlich eines Druckabfalls durch die Bereitstellung der Speisekanäle und der Permeat-Verbindungskanäle 9 verringert werden, welche ermöglichen, dass das Permeat zu den Permeatrücklaufkanälen an jedem Auslassende der Filterbündel abfließt. Siehe zum Beispiel 8 und 9, welche zeigen, dass für denselben Fluss (d. h. Durchfluss pro Flächeneinheit) der Transmembrandruckabfall (Trans Membrane Pressure Drop, TMP) für das System der Erfindung mit demjenigen vergleichbar wäre, der bei der wesentlich teureren gegenwärtigen Technologie M10C der Anmelderin auftritt. Diese Bereitstellung der intermediären Permeat-Verbindungskanäle hilft außerdem, Probleme hinsichtlich eines Druckabfalls zu überwinden, welche normalerweise während des Rückspülzyklus auftreten würden.
Außerdem wurde festgestellt, dass die vorliegende Erfindung eine wesentliche Verringerung des Rückspülvolumens ermöglicht, verglichen mit der Technologie M10C der Anmelderin, insbesondere im Hinblick auf die "Sweep"-Stufe ("Kehr"-Stufe), da zumindest theoretisch dasselbe Volumen von Sweep-Fluid erforderlich ist, um abgelöste Schmutzstoffe für vier Bündel in Reihe herauszuspülen, wie das, welches für nur ein Bündel erforderlich ist. Es erweist sich außerdem, dass das System der Erfindung potentiell zur Erzielung höherer Durchflussmengen für eine gegebene physikalische Größe in der Lage ist, als die meisten relevanten Systeme nach dem Stand der Technik.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Beispiele beschrieben wurde, ist für Fachleute klar, dass die Erfindung in vielen anderen Formen ausgeführt werden kann, die in den Schutzbereich der Ansprüche fallen.

Claims

Filterbaugruppe, die Folgendes umfasst: ein längliches Gehäuse (2) mit zwei oder mehr diskreten Filterbündelstücken (3), die Ende an Ende in einer Reihenkonfiguration angeordnet sind, wobei jedes Filterbündel (3) eine Vielzahl von mikroporösen polymeren Hohlfasern umfasst, wobei zu filternde Einspeiselösung zur Außenseite des Faserbündels (3) zugeführt wird und Permeat aus einem oder beiden Auslassenden (4) der Faserlumen entnommen wird; wenigstens einen Speisekanal (6, 7), der längs entlang dem genannten Gehäuse verläuft, um Einspeiselösung zu den genannten Filterbündelstücken (3) zu leiten; wenigstens einen längs verlaufenden Permeatrücklaufkanal (8), der allgemein parallel zu den genannten Filterbündelstücken (3) verläuft, wobei die genannten Permeatrücklaufkanäle (8) gegen Kontakt mit der genannten Einspeiselösung abgedichtet sind und so ausgeführt sind, dass sie mit jedem der genannten Permeatauslassenden (4) der genannten Faserlumen in den genannten Filterbündelstücken (3) in Fluidströmungskommunikation stehen; und wenigstens eine Verteileranordnung (10), die jeweils eine Speiseeinlassöffnung (11), die mit dem genannten wenigstens einen längs verlaufenden Speisekanal (6, 7) verbunden ist, und eine separate Permeatauslassöffnung (12) hat, die mit dem genannten wenigstens einen Permeatrücklaufkanal (8) verbunden ist; und wobei sich in jedem longitudinalen Abschnitt des genannten Gehäuses (2) zwei oder mehr koextensive Filterbündelstücke (3) befinden, die jeweils gleichermaßen mit angrenzenden Filterbündelstücken (3) in Reihe verbunden sind.
Filterbaugruppe nach Anspruch 1, bei der die genannten Verteileranordnungen (10) an einem oder beiden Längsenden des genannten Gehäuses (2) angeordnet und zum Verbinden einer Mehrzahl von Filterbaugruppen (1) zu Sätzen ausgeführt sind.
Filterbaugruppe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das genannte Gehäuse (2) zwischen zwei und vier Filterbündelstücken (3) aufweist, die Ende an Ende in einer Reihenkonfiguration angeordnet sind.
Filterbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der jeder Längsabschnitt des genannten Gehäuses (2) drei oder vier in Reihe verbundene koextensive Filterbündelstücke (3) enthält, wobei das System wenigstens einen allgemein peripheren Speisekanal (6), der sich im Gehäuse allgemein parallel zu dessen Außenwänden befindet, und einen zentralen Speisekanal (7) hat, der durch die Mitte der drei oder vier koextensiven Filterbündel (3) hindurch verläuft.
Filterbaugruppe nach Anspruch 4, bei der das genannte Gehäuse (2) drei oder vier separate Permeatrücklaufröhren (8) aufweist, die innerhalb des genannten Gehäuses (2) zwischen dem genannten zentralen und dem genannten peripheren Speisekanal (7, 6) gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Filterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die genannten Verteileranordnungen (10) die Form von Sammlern haben, die sich an beiden Längsenden des genannten Gehäuses (2) befinden, wodurch sie die Querstromfiltration erleichtern, wobei ein Teil der Einspeiselösung zum Wiederumlaufen aus dem vom Speiseeinlass fernen Ende abgelassen wird.
Filterbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die genannte Speiseauslassöffnung zur Verwendung als eine Spülfluideinlassöffnung für den Betrieb während eines Rückspülprozesses ausgeführt ist, wobei Fluid unter Druck über die Permeatauslassöffnungen (12) auf die Innenfläche der Faserlumen aufgebracht wird und anschließend über die Spülfluideinlassöffnung ein Rückspülfluid auf die Außenflächen der Fasern aufgebracht wird, um eventuell angesammelte Schmutzstoffe auszuspülen, die eventuell von den Fasern abgelöst wurden.
Filterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Filterbündel (3) mit großem Durchmesser verwenden, wobei das System zusätzliche Speisekanäle (7) durch die Mitte jedes Filterbündelstücks (3) aufweist.
Filterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Mittel zum Isolieren einzelner Filterbündel (3) oder Sätze von Filterbündeln (3) im Fall eines Ausfalls eines Filterbündelstücks (3) aufweist.
Filterbaugruppe nach Anspruch 9, bei der das genannte Mittel zum Isolieren einzelne Ventile aufweist, die jedem Filterbündel (3), jedem Filterbaugruppengehäuse (2) oder jeder Filterbaugruppen-Verteileranordnung (10) zugeordnet sind.
Filterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der irgendeine Form von Dichtungsmaterial zwischen den Filterbündeln (3) und dem Gehäuse (2) bereitgestellt ist, das so konfiguriert ist, dass es das Leiten des Einspeiselösungsstroms um und in die Filterbündel (3) unterstützt.
Filterbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die quer verlaufende Permeatverbindungskanäle (9) aufweist, die an jedem Auslassende der Filterbündel (3) bereitgestellt sind, um Permeat aus den Faserlumen zu den Permeatrücklaufkanälen (8) zu leiten.