Der richtige Dreh

Besonders die Filtration gilt allgemein als Schlüsseltechnologie im Hinblick auf die zu erwartende, zunehmende Wasserknappheit. Die Aufbereitung von Trink- und Brauchwasser wird immer aufwändiger werden, die Kreislaufführung von Wasser sowie der Abwasserbehandlung immer mehr an Bedeutung gewinnen. Ein weiterer Punkt ist die Steigerung der Qualität in allen Bereichen der Produktion und damit die Nachfrage nach gereinigtem Wasser. In diesem Segment findet sich die PDF-Technologie von Novoflow und Kerafol für die Mikro- und Ultrafiltration wieder. Die Anwendungsbereiche sind in erster Linie bei der Klarfiltration von Industrie- und Prozessabwässer zu suchen. Durch die separat einstellbaren Parameter wie Transmembrandruck und Strömungsgeschwindigkeit lassen sich die Systeme individuell auf das Medium einstellen.

Keramische Filterscheiben werden mit einem exakt definierten Abstand übereinander gestapelt. Über Hochdruckdüsen wird das Unfiltrat in die Zwischenspalte der Scheiben eingespritzt. Jede Ebene besitzt eine oder mehrere Düsen, die tangential zum Filtermittel einsprühen und die Flüssigkeit in Rotation versetzen. Hohe Strömungsgeschwindigkeiten und die dadurch auftretenden Scherkräfte verhindern den Aufbau einer Deckschichtbildung und garantieren eine für den Filtrationsprozess permanente Abreinigung. Durch gepulstes Rückspülen der druckfesten Keramikmembranen wird eine eventuell gebildete Sekundärmembrane angehoben und von der Strömung weggerissen und verbessert somit zusätzlich die Durchsatzleistung.

Hier ist zunächst der völlige Verzicht von mechanischen Antrieben wie Motor, Getriebe, Lager und Gleitringdichtungen zu nennen. Die Düsen werden über handelsübliche Pumpen versorgt. Hinzu kommt, wie oben erwähnt, dass Parameter wie Transmembrandruck und Strömungsgeschwindigkeit beim PDF-Filter frei einstellbar und an das jeweilige Medium anpassbar sind. Bei herkömmlichen Cross-Flow-Modulen herrscht im Eingangsbereich des Membranmoduls der von der Pumpe aufgebrachte hohe Druck, der entsprechend dem Druckverlust längs der Membran abnimmt, wenn der Konzentratstrom in ein offenes Gefäß abgeleitet wird. Filtrationstechnisch bedeutet das, dass nur im vorderen Bereich ein wirksamer Druck vorhanden ist und das Filtrat durch die Membran permeiert, während gegen Ende der Überströmung im Extremfall sogar ein Rückfluss erfolgen kann. Beim PDF-Filter ist der Druck einstellbar und an jeder Stelle der Filtermodule absolut gleich. Die Strömungsgeschwindigkeiten liegen deutlich höher als bei der konventionellen Cross-Flow-Filtration. Durch die permanente Abreinigung der Membranoberfläche lassen sich hohe Filtratleistungen bei langen Standzeiten erzielen. Weiterhin sind PDF-Anlagen CIP-fähig und gestatten den Einsatz von Schwammkugeln oder anderen weichen Partikeln zur Abreinigung der Filterscheiben. Die Kugeln können auch während des Prozesses verwendet werden. Die Hochdruckdüsen am Umfang der einzelnen Filtermembranen beschleunigen die Schwammkugeln durch tangentiales Einspritzen so, dass der Aufbau einer Sekundärmembran unmöglich wird.

Die zentrale Einheit der Filteranlagen besteht aus modularen Serienbauteilen, die beliebig erweiterbar sind. Größere Einheiten ab 50 m² Filterfläche können aus mehreren baugleichen Blöcken unabhängig voneinander betrieben werden. Um anfallende Spitzenlasten abzupuffern, lässt sich die Anlagenleistung variieren. Kleine Anlagen können auch mobil gestaltet werden.

Für den Labor- oder Technikumsbetrieb bietet der Hersteller kompakte Testfilter an, die in ihrer kleinsten Baugröße mit bis zu fünf Filterscheiben und einer Filterfläche von 0,17 m² ausgestattet sind. Der PDF Lab 1 ist ideal für Testfiltrationen oder Laborbetrieb. Mit dieser Anlage können problemlos Kleinmengen filtriert werden. Das Gerät ist mit Pumpe, Steuerung und Rückspüleinheit ausgestattet und kann mit Keramikmembranen mit Trenngrenzen von 7 nm bis 2,0 µm ausgerüstet werden. Es zeichnet sich darüber hinaus durch einfache Handhabung aus.

Eine weitere Option bietet der PDF-Hydrofil. Dieser Filter macht sich die Vorteile des Hydrozyklons zunutze. Durch tangentiales Eindüsen wird das Unfiltrat in sehr schnelle Kreisströmung versetzt. Schwere Feststoffpartikel schleudern dadurch nach außen und sammeln sich unten in der Beruhigungszone. Das Ventil wird sporadisch geöffnet und der Schlamm abgelassen.

PDF-Anlagen werden mit keramischen Filterscheiben in den Durchmessern 312 und 152 mm und verschiedenen Trenngrenzen der Mikro- und Ultrafiltration angeboten. Die chemisch und thermisch hoch belastbaren Module (bis 200 °C) sind über nahezu den gesamten pH-Bereich einsetzbar. Somit ergibt sich ein breites Einsatzgebiet. Neben der Behandlung von industriellen Prozessflüssigkeiten wird die Technik zunehmend auch in der Lebensmittelindustrie verwendet (Milch, Wein, Bier). Zusätzlich gibt es Anwendungen in der Chemie, Biotechnologie und der Abwasseraufbereitung (u. a. Kleinkläranlagen).

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Aachener Membran Kolloquium

Filtech 2005

Ifat 2005 – 14. Internationale Fachmesse für Wasser, Abwasser, Abfall, Recycling