NO166269B - Fremgangsmaate for regenerering av en separasjonsanordningfor et medium i vaeskeform med innhold av uloeste bestanddeler. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for regenerering av en dynamisk membran i en separasjonsanordning for et medium i væskeform og som inneholder uløste bestanddeler, idet separasjonsanordningen omfatter et kammer med deri anordnet dynamisk membran omfattende et sjikt av et finfordelt partikkelmaterialerdannet i kammeret på en støttematrise med gjennomgående null, såsom en porøs støttematrise, og hvor det i separasjonsanordningen føres et medium i væskeform forbi den dynamiske membran under oppdeling i én væskestrøm, permeat-strømmen, som trenger gjennom den dynamiske membran, og én væskestrøm, rejektstrømmen, som passerer forbi den dynamiske membran. Et trykk opprettholdes i kammeret under tilførselen av væske. Sjiktet av det finfordelte partikkelmateriale er porøst med finere porer enn porene i støttematrisen.

Ved anvendelsen av separasjonsanordningen avsettes på membranen et etter hvert stadig tykkere belegg som består av uløste bestanddeler i det væskeformede medium, hvilket suksessivt reduserer permeatstrømmen. Belegget må derfor etter en viss tids drift fjernes og sjiktet av det finfordelte partikkelmateriale erstattes med et nytt eller på annen måte tilføres sine opprinnelige egenskaper. Denne membranregene-rering bør utføres uten demontering av separasjonsanordningen. Hittil har det blitt utført ved returspyling med væske eller trykkluft eller ved oppløsning eller utvasking av belegget og partikkelmaterialet i en væske med etterfølgende tilførsel av en slurry av nytt partikkelmateriale til kammeret under slike forhold at et partikkelmaterialsjikt avsettes på støtte-matrisen, innbefattet dennes hull eller porer.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse har det vist seg mulig å tilveiebringe en regenerering av den dynamiske membran mens den befinner seg i separasjonsanordningens kammer på en måte som er betydelig enklere og som gir et ad-skillig mer reproduserbart resultat enn tidligere anvendte metoder. Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes dette ved at det i kammeret plasseres en rotor forsynt med en eller flere bevegelige anordninger som kan bringes i mekanisk kontakt med sjiktet av partikkelmaterialet på den dynamiske membran bare ved én dreieretning av rotoren, og at et belegg som dannes på den dynamiske membran av uløste bestanddeler i det væskeformede medium ved separasjonsanordningens anvendelse, fjernes fra støttematrisen samtidig som det blir igjen i det minste en del av partikkelmaterialet på støttematrisen.

En tenkbar forklaring av det gode resultat som oppnås ifølge oppfinnelsen er at fjerningen av materialet fra støttematrisen skjer på en slik måte at porestrukturen i den dynamiske membran hovedsakelig beholdes intakt. Partikkelmateriale som befinner seg i porer eller hull i støtte-matrisen eller ved disses munninger vil bli liggende på

plass ved behandlingen. Ved tidligere anvendte regenererings-metoder kunne det derimot ikke unngås at porestrukturen i den dynamiske membran ble endret.Ved returspyling leder forekommen-de lokal gjentetning av porer til ukontrollerbare forflytnin-ger av partikler til andre porer og andre porers munninger i

støttematrisen. Ved vasking av membranen kan belegget hindre den nødvendige kontakt mellom rengjøringsvæsken og partikkelmaterialet, og behandlingen kan medføre både kjemiske og fysikalske endringer i partikkelsjiktet. Kjemiske forand-ringer inntrer i enda høyere grad ved oppløsningsforløp.

En støttematrise av porøs type kan på konvensjonelt vis blant annet bestå av et polymert materiale som polyamid,.-polypropen, celluloseaceta.t og poiys.ulfon i form av em semi-permeabel, porøs film,, a>v en, tynn porøs skive av metall såsom rustfritt stål eller en nikkellegeringy eller av ere tynn porøs skive av et keramisk materialne' såsom, aluminiumoksyd!.. Støttematrisen' kan også" bestå av et vevet produkt eller et filtprodukt med gjennomgående hull og oppbygget av fibre av et polymermateriale, såsom av den type som er eksemplifisert ovenfor, elller av et polyetylenglykoltereftalat, poly«-tetrafluoreten eller fibre av et metallisk materiale såsom rustfritt stål, eventuelt av en naturfiber såsom bomull. Porene i en porøs støttematrise har fortrinnsvis en størrel-se på 0,01 - 10 um og hullene i en vev- eller filt-støtte-matrise er fortrinnsvis i størrelsesorden 0,5 - 20 \ im. Tykkelsen av støttematrisen går fortrinnsvis opp til 0,01 -

10 mm.

Det finfordelte partikkelmateriale kan på konvensjonelt vis blant annet bestå av et uorganisk oksyd såsom silisiumdioksyd, titandioksyd eller magnetitt, av glass eller av et polymermateriale såsom polystyren. Partiklene i det påførte sjikt har fortrinnsvis en størrelse på 0,001 - 10 um. De påføres fra en slurry som tilføres separasjonsanordningens kammer på støttematrisen mens en trykkforskjell opprettholdes mellom kammeret og membranens permeatside. Porestørrelsen i det sjikt som dannes på støttematrisen av partikkelmaterialet går fortrinnsvis opp til 0,001 - 0,5 vm, og tykkelsen av dette sjikt fortrinnsvis til 0,01 tim - 0,2 mm. I visse tilfeller kan det være hensiktsmessig å bygge opp partikkelsjiktet av to eller flere delsjikt, hvorved det delsjikt som befinner seg nærmest støttematrisen, har større partikkelstørrelse enn et sjikt som ligger lengre fra denne.

Ved fjerning av belegget under regenereringen av den dynamiske membran opprettholdes fortrinnsvis en trykkforskjell på 0,03 - 0,4 MPa over den dynamiske membran.

Hvis også partikkelmaterialet fjernes sammen med fjerningen av belegget i så stor grad at membranens funksjon endres vesentlig, må nytt partikkelmateriale påføres støttematrisen.

I samsvar med en utførelsesform av oppfinnelsen dannes de bevegelige anordninger som kan forflyttes ved hjelp av rotoren for fjerning av det belegg som har samlet seg på den dynamiske membran, av avskrapere som er anordnet på selve rotoren. Disse avskrapere kan være bevegelig festet til rotoren og slik anordnet at de bringes i mekanisk kontakt med partikkelmaterialsjiktet ved én rotasjonsbevegelse av rotoren, mens de ved motsatt rotasjonsretning sperres fra kontakt med dette sjikt.

De av rotoren bevegelige anordninger kan i de ovenfor nevnte utførelsesformer utgjøres av på rotoren anordnede børster, filtelementer, blad eller klaffer av et materiale som ikke påfører noen skade på støttematrisen, fortrinnsvis av et mykere materiale enn dennes.

Fjerningen av materiale fra støttematrisen kan skje som et separat trinn mellom eller under separasjonsforløp, hvorved det i siste tilfelle foregår en intermitterende eller kontinuerlig dreining av rotoren med samtidig separering av væsken med de uløste bestanddeler.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved beskrivelse av et utførelseseksempel med henvisning til de ledsagede teg-ninger, hvor fig. 1 viser en separasjonsanordning i samsvar med den foreliggende oppfinnelse og i et snitt lagt langsetter gjennom rotorens aksel og normalt på den dynamiske membran, fig.2 viser en dynamisk membran og rotoren sett i rotorakselens retning fra det indre av separasjonsanordningen, fig. 3 og 4 viser forskjellige utførelsesformer av rotoren i samme snitt som på fig. 1, mens fig. 5 viser en utførelsesform av rotoren i et snitt lagt vinkelrett i forhold til snittet på fig.l.

Separasjonsanordningen i samsvar med fig. 1 og 2 omfatter et kammer 10 med sylindrisk form og to runde dynamiske membraner 11 og 12 anordnet ved kammerets endeflater. Membranene er ved sine kanter tettende festet til kammerets vegger med pakninger (ikke vist). Hver dynamisk membran består av en porøs støttematrise lia hhv. 12a av polyamidfilm med en sentral rund utsparing lla^ hhv. 12a^ og av et sjikt 11b hhv. 12b av finfordelt partikkelmateriale i form av silisiumdioksyd med en partikkelstørrelse på 0.01 \ im. Stør-relsen av porene i støttematrisen ligger rundt 1 \ im og stør-relsene av porene i sjiktene 11b og 12b ligger rundt 0,05 um. Tykkelsen av hver polyamidfilm lia hhv. 12a er ca. 0,2 mm og tykkelsen av hvert sjikt 11b hhv. 12b ca. 20 um. Kammeret er ved et punkt på overflaten forsynt med et innløp 13 for væskeformet medium som skal behandles i separasjonsanordningen, og ved et diametralt motsatt punkt på overflaten forsynt med et utløp 14 for den del av det tilførte medium, rejektstrømmen, som passerer forbi de dynamiske filtre. Innløpet 13 og utløpet 14 er anordnet i kammerets sidevegger 15 og 16. Den del av væsken i det tilførte medium, permeat-strømmen, som passerer de dynamiske membraner, går ut i kanaler 17 i kammerets endevegger 18 og 19. Kanalene 17 er anordnet i forbindelse med et utløp 2 0 for permeatstrømmen. Sjiktene 11b og 12b dannes i kammeret ved at vannsuspensjon

av silisiumdioksyd med 200 ppm silisiuminnhold føres inn i kammeret under gradvis økende trykk inntil trykkforskjellen over de dynamiske membraner når 0,1 MPa.

I kammeret 10 er anordnet en rotor 21 som i det eksemplifiserte tilfelle omfatter en rotasjonsaksel 21a hvis senterlinje sammenfaller med det sylindriske kammers symmetri-akse , og to vinger eller blad 21b. Rotorakselen er med ikke viste tettende lagre lagret i kammerets vegger.

Når separasjonsanordningen er i funksjon, ledes

det væskeformede medium med uløste bestanddeler og som skal renses via innløpet 13 kontinuerlig inn i separasjonsanordningens kammer 10. Væsken kan f.eks. bestå av vann som inneholder oljedråper og faste partikler såsom oljeholdig vann fra oljeraffinerier eller oljeplattformer, eller av-fallsvann fra verksteder med skjærende bearbeiding. Hoved-delen av vannet passerer de dynamiske membraner 11 og 12 som en permeatstrøm og kan normalt via utløpet 20 føres til en resipient. Gjenværende væske, rejektstrømmen, føres ut via utløpet 14 og føres sammen med det forurensede utgangsmate-riale eller undergår en etterbehandling som i de fleste tilfeller er enkel. Under det beskrevne forløp opprettholdes en trykkforskjell på fortrinnsvis 0,03 - 0,3 MPa mellom mediene på de respektive sider av en dynamisk membran. De uløste bestanddeler som gradvis bygges opp på de dynamiske membraner fjernes ved hjelp av rotoren 21 når beleggene av de uløste bestanddeler danner en for stor motstand mot per-meatstrømmen for at separeringen skal kunne utføres med et kommersielt tilfredsstillende resultat.

Regenereringen av de dynamiske membraner skjer som omtalt tidligere ved at de bevegelige anordninger på rotoren bringes i kontakt med partikkelmaterialsjiktet og forflyttes langs støttematrisen. I det på fig. 3 viste eksempel er rotoren 21 på bladene 21b utstyrt med børster 22 eller filt av et tekstilmateriale såsom polyeten- eller polypropenfibrer eller en annen polymerfiber, eventuelt bomullsfiber, og ved hjelp av hvilket materiale beleggene fjernes ved langsom rotasjon av rotoren, fortrinnsvis under samtidig tilførsel av vann eller av det behandlede væskeformede medium ved inn-løpet 13 og uttapping av den forurensede væske ved utløpet 14.

I stedet for børster kan i samsvar med fig. 4 og 5 benyttes avskrapere 23 i form av blad eller klaffer som ligger an mot membranen og har et skånende materiale såsom poly-propylen eller et annet polymer. Disse avskrapere er festet ved hjelp av ledd 24 til rotorens blad 21b slik at de felles ut ved rotorens dreining i den ene retning, men felles inn igjen ved dreining i motsatt retning. Det er altså mulig å holde avskraperne innfelt under en pågående renseprosess og holde dem utfelt ved regenereringen.

En ytterligere måte å skaffe kontakt mellom de dynamiske membraner og de aktive deler på rotoren er å utnyt-te rotorens blad 21b som avskrapere. De formes derved av et materiale som er skånsomt mot de dynamiske membraner og an-ordnes bevegelige i forhold til disse i en retning som står vinkelrett på membranenes overflate. Denne bevegelighet kan tilveiebringes ved at rotorakselen 21a og rotoren enten gjøres forskyvbare i et stasjonært anordnet kammer 10, eller at kammeret gjøres forskyvbart langs en stasjonært anordnet rotor i rotorakselens lengderetning.

I samtlige beskrevne eksempler ovenfor påføres, etter fjerningen av beleggene og som normalt medfører at en del av sjiktene 11b og 12b også fjernes, ved behov nye partikler av silisiumdioksyd på samme måte som beskrevet ovenfor.

I de beskrevne eksempler har det vært forutsatt at regenereringen av de dynamiske filtre utføres som separate prosesser mellom utførte separasjonsforløp. Det er imidler-tid også mulig med den eksemplifiserte utrustning og materialet tilknyttet denne, å kunne utføre regenereringen intermittent eller kontinuerlig under de pågående separasjonsfor-løp, dvs. uten at slike forløp avbrytes ved at rotoren under separasjonsforløpet roteres intermittent eller kontinuerlig, slik at de eksemplifiserte bevegelige anordninger som kan forflyttes av rotoren, bringes i kontakt med sjiktene 11b, 12b av partikkelmateriale ved hjelp av rotoren og forflyttes langs disse.

Figurene viser en separasjonsanordning med kun ett kammer. Vanligvis er det fordelaktig å benytte en pakke av flere slike anordninger stablet inntil hverandre med innlø-pene 13, utløpene 14 og utløpene 20 tilkoblet respektive felles stamledninger.

Utover rensing av oljeholdig vann kan oppfinnelsen med fordel anvendes blant annet for separasjon ved ulike typer slurrier såsom karbon-vann-slurry, torv-vann-slurry og spillvann fra cellulosefremstilling.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for regenerering av en dynamisk membran i en separasjonsanordning for et medium i væskeform med innhold av uløste bestanddeler, idet separasjonsanordningen omfatter et kammer (10) med deri anordnet dynamisk membran (11, 12) omfattende et sjikt (11b, 12b) av et finfordelt partikkelmateriale dannet i kammeret på en støttematrise med gjennomgående hull, såsom en porøs støttematrise (lia, 12a), og hvor det i separasjonsanordningen føres et medium i væskeform forbi den dynamiske membran under oppdeling i én væske-strøm, permeatstrømmen, som trenger gjennom den dynamiske membran,og en væskestrøm, rejektstrømmen, som passerer forbi den dynamiske membran, karakterisert ved at det i kammeret (10) plasseres en rotor (21) forsynt med en eller flere bevegelige anordninger (21b, 22, 23) som kan bringes i mekanisk kontakt med sjiktet (11b, 12b) av partikkelmaterialet på den dynamiske membran (11, 12) bare ved én dreieretning av rotoren, og at et belegg som dannes på den dynamiske membran (11, 12) av uløste bestanddeler i det væskeformede medium ved separasjonsanordningens anvendelse, fj.ernes fra støtte-matrisen (lia, 12a) samtidig som det blir igjen i det minste en del av partikkelmaterialet på støttematrisen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det etter fjerningen av partikkelmateriale påføres nytt partikkelmateriale på støttematrisen.

3. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 og 2, karakterisert ved at de bevegelige anordninger (21b, 22, 23) dannes av avskrapere anordnet på rotoren (21).

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at anordningene (21b, 22, 23) dannes av på rotoren anordnede børster eller filt av et materiale som er mykere enn støttematrisens materiale.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at anordningene (21b, 22, 23) dannes av blad eller klaffer.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-5, karakterisert ved at fjerningen av materialet fra støttematrisen (lia, 12a) bevirkes under intermittent forflytning av de bevegelige anordninger (21b, 22, 23) langs den dynamiske membran.