Durchsatzleistung in der Membranfiltration optimiert

Turbulente Umströmung verhindert Verblockungen

Abb. 1 Funktionsweise der Tubular-Rotor-Filtration A Drehrichtungspfeil Tubular-Rotor gegen den Uhrzeigersinn; B Drehrichtungspfeil Tubular-Rotor im Uhrzeigersinn; C Zentrifugalströmung von innen nach außen, drehzahlabhängig; D Übersträmung über den Halbmesser der gesamten Rohrlänge; E Unterdruckzone im Strömungsschatten der Rohrlänge; F mechanische Längsbefestigung und -dichtung der Filtermittel
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Die Tubular-Rotor-Filtration (TRF) eröffnet der Membrantechnik neue Anwendungen auch im Bereich der Lebensmitteltechnologie. Durch die konstruktionsbedingte Strömungsführung wird bei dieser Technologie die Oberfläche der Membranen von Verunreinigungen freigehalten. Ohne Filterhilfsmittel läßt sich hierdurch eine sehr effektive und konstante Filterleistung erzielen.

H.F. Fehse, J. Uhlig

Das System ermöglicht den Einsatz von Membranverfahren auch für schwierigste Trennprobleme. Anwendungen, die bisher nicht gelöst werden konnten oder mit Filtriermittel arbeitenden Filtrationsverfahren vorbehalten waren, lassen sich heute – ohne Zusatz – abfall- und kostensparend behandeln. Durch die Wahlmöglichkeit einer Membrane mit entsprechender Porengröße ist das Verfahren bei den unterschiedlichsten Filtrationsproblemen anwendbar und damit sehr flexibel einzusetzen.
Aufbau und Funktionsweise des Tubular-Rotorfilters
Die TR-Filtration erfolgt in einem geschlossenen Behälter, der mit dem zu filtrierenden Abwasser befüllt wird. Die Rückstände werden im Filtrationsraum oder in einem parallel dazu angeschlossenen Zusatzbehälter soweit wie verfahrenstechnisch möglich aufkonzentriert und dann abgelassen (Batch-Verfahren) oder kontinuierlich entsprechend dem Zulauf abgegeben. Die Filtration durch die Filterkerze erfolgt von außen nach innen.
Die Flachmembranen sind auf Metallsiebkerzen befestigt. Bei Keramikfiltern ist die Membranschicht außen auf den Stützkörper aufgebracht. Die Membrankerzen sind auf Drehkränzen angeordnet, die gegenläufig in einem geschlossenen Behälter rotieren, wobei Überströmgeschwindigkeiten bis zu 20 m/s quer zur Kerzenachse erreicht werden. Bei Kleinanlagen wird nur ein Drehkranz verwendet, wobei sich die Drehrichtung periodisch ändern läßt.
Das zu filtrierende Wasser wird aus dem Pufferbehälter über eine Druckluftmembranpumpe in den Filtrationsraum (A) gepumpt. Durch die Wahl der Druckluftmembranpumpe stellt sich automatisch ein Gleichgewicht zwischen Filtratdurchsatz und Druck ein. Im Druckbehälter werden die zurückgehaltenen Bestandteile aufkonzentriert und im Konzentratbehälter gesammelt. Je nach Anwendungsfall kann über den Konzentratbehälter eine weitere Eindickung erfolgen, so daß sich die restliche zu entsorgende oder zu verwertende Abwassermenge auf ein Minimum reduzieren läßt. Das Filtrat wird, entsprechend der Aufgabenstellung, abgeführt.
Die Anlage ist mit einer vollautomatischen Steuerung ausgestattet. Zulauf, Filtrat- und Konzentratablauf werden entsprechend der Aufgabenstellung gesteuert. Zusatzelemente, wie externe Temperaturhaltung, Aufheizung, Durchflußsteuerung etc., sind an die Aufgabenstellung anpaßbar.
Vorteile des TRF-Verfahrens
Die häufig auftretenden Probleme von Verblockungen der Membranen durch Belegungen der Oberflächen (scaling) oder durch Aufbau von Mikroorganismen (fouling) an der Membran, werden bei der TR-Filtration durch die starke turbulente Umströmung weitgehend oder komplett verhindert. Durch diesen Selbstreinigungseffekt, der während der Filtration abläuft, wird ein Rückspülen der Membranen überflüssig.
Durch die Art der Verfahrensführung läßt sich eine höhere Aufkonzentration als üblicherweise erreichen. Abhängig von der Filtrationsaufgabe und dem Verfahren ist ein TS-Gehalt bis zu 20% denkbar. Der Filtrat- bzw. Permeatdurchsatz ist nach den bisherigen Erfahrungen um den Faktor drei bis fünf höher gegenüber konventionellen Filtrationsmethoden und über einen weiten Konzentrationsbereich konstant.
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