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WO1994029007A1 - Verfahren zum reinigen der filtrationsmodule einer anlage zur klärung von flüssigkeiten - Google Patents

Verfahren zum reinigen der filtrationsmodule einer anlage zur klärung von flüssigkeiten Download PDF

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WO1994029007A1
WO1994029007A1 PCT/CH1994/000103 CH9400103W WO9429007A1 WO 1994029007 A1 WO1994029007 A1 WO 1994029007A1 CH 9400103 W CH9400103 W CH 9400103W WO 9429007 A1 WO9429007 A1 WO 9429007A1
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cleaning
filtration
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module
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Inventor
Eduard Hartmann
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Bucher Guyer AG
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Bucher Guyer AG
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/145—Ultrafiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/147—Microfiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/20—By influencing the flow
    • B01D2321/2083—By reversing the flow

Definitions

  • the invention relates to a method for cleaning the filtration modules of a system for clarifying liquids, in particular using micro- or ultrafiltration.
  • the invention offers advantages especially when cleaning after the filtration of products with a high fiber content, such as. B. raw juices from fruit, vegetables or vegetable products.
  • the invention is therefore based on the object of providing a cleaning method for the systems mentioned at the outset which ensures a trouble-free workflow by periodically removing the fiber deposits.
  • this object is achieved in that, in the case of periodic cleaning, the cleaning medium, based on the filtration modules
  • Filtration operation flows in the opposite direction.
  • the fiber accumulations located at the entrance of the modules are easily detached and washed out of the modules. Due to the periodic cleaning, they are peeling off
  • Fiber accumulations are so small that they cannot clog the modules.
  • the figure shows schematically a semi-continuous Querstro filtration device, preferably comprising a micro or ultrafiltration device.
  • the method according to the invention can also be used with a or multi-stage continuously operated system can be used.
  • the product to be clarified is fed to a batch tank 3 via a line 1 and a prefilter 2.
  • a circulation pump 8 conveys the product to be clarified from the batch tank 3 into a retentate circuit 4 in which a filtration module 13 is arranged. After exiting the filtration module 13, the retentate flows back into the batch tank 3 via a line 17 and a filter 18. The per eat is discharged via a line 14.
  • valves 9 to 12 are closed and valves 9 and 11 are opened.
  • the valves can be operated mechanically, electrically, hydraulically or pneumatically.
  • a control 16 is provided for controlling the valves, but versions with manual operation are also possible.
  • the cleaning process can be initiated either periodically or as a function of the contamination state determined by a sensor 15.
  • the flow direction is switched before cleaning after the end of the filtration cycle and a subsequent product displacement.
  • water is pumped from an inlet line 7 into the retentate circuit 4 by closing a valve 5 and opening a valve 6 by the circulation pump 8. That after the end of the filtration cycle in the pipe system remaining retentate is displaced into batch tank 3.
  • the flow direction for the subsequent filtration cycle can be changed back to that of the previous filtration cycle, or it can be maintained. Maintaining the flow direction after cleaning has the advantage that the changing flow direction in the filtration cycles results in a more even load on the modules (longer service life).

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Das Verfahren zum Reinigen der Filtrationsmodule (13) einer Querstromfiltrationseinrichtung wird bei einer Anlage durchgeführt, die zur Klärung von Flüssigkeiten, insbesondere mit einem hohen Faseranteil, verwendet wird. Problematisch ist dabei die kontinuierliche Ansammlung von Fasern, vor allem am Eingang der Filtrationsmodule (13) an den Stirnseiten der einzelnen Kanäle, die zu Verstopfungen führen kann. Zum Abbau der Faseransammlungen wird beim Reinigen die Fliessrichtung im Modul (13) gegenüber dem vorangegangenen Filtrationszyklus umgekehrt. Dies geschieht durch entsprechendes Schalten von Ventilen (9 bis 12). Durch die Umkehr der Fliessrichtung beim Reinigen können die noch kleinen Faseransammlungen leicht gelöst und aus den Modulen hinausgespült werden. Ein Verstopfen der Module kann so vermieden werden.

Description

Verfahren zum Reinigen der Filtrations- Module einer Anlage zur Klärung von Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen der Filtrations- Module einer Anlage zur Klärung von Flüssigkeiten, insbesondere unter Verwendung von Mikro- oder Ultrafiltration. Die Erfindung bietet vor allem Vorteile, wenn eine Reinigung nach der Filtration von Produkten mit hohem Faseranteil, wie z. B. Rohsäften aus Obst, Gemüsen oder pflanzlichen Produkten, durchgeführt wird.
Bei der Klärung von Flüssigkeiten mit hohem Faseranteil ist es bekannt, dass sich Fasern bevorzugt am Eingang der Filtrationsmodule an den Stirnseiten der einzelnen Kanäle ansammeln und zu Verstopfungen führen können. Das
Einbringen von Fasern in die Filtrationsanlage kann auch durch Vorfiltern des zu klärenden Produktes nicht vollständig vermieden werden. Die Verstopfungen erfolgen entweder dadurch, dass die im Betrieb anwachsenden Faserablagerungen den Querschnitt der einzelnen Kanäle kontinuierlich vermindern oder dass sich ablösende Faserschichten in die Kanäle hineingespült werden und sich dort festsetzen. Letzteres geschieht häufig auch beim konventionellen Reinigen der Filtrationsmodule.
Beim konventionellen Reinigen der Filtrationsmodule ist es bekannt, nach einer Produktverdrängung im Retentatkreislauf eine mehrstufige Reinigung durchzuführen. Dabei werden die Filtrationsmodule mit einer Reinigungslösung mit jeweils einer anschliessenden Wasserspülung durchströmt. Die Strömungsrichtung beim Reinigen entspricht der Arbeitsrichtung der Filtrationsanlage. Diese bekannte Massnahme zur Reinigung ist allein nicht ausreichend, die Verstopfungsgefahr infolge Faseransammlungen zu beseitigen, sondern kann, wie bereits erwähnt, selbst Verstopfungen hervorrufen. Die einzige, sehr aufwendige Möglichkeit eine Verstopfung infolge Faseransammlung zu vermeiden, besteht darin, in bestimmten Zeitabständen die Armaturen an den Modulen zu entfernen und diese im Eingangsbereich mechanisch zu reinigen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungsverfahren für die eingangs erwähnten Anlagen zu schaffen, das einen störungsfreien Arbeitsablauf durch periodisches Entfernen der Faserablagerungen gewährleistet.
Gemäss der Erfindung wird die Lösung dieser Aufgabe dadurch erreicht, dass bei einer periodischen Reinigung das Reinigungsmedium die Filtrationsmodule bezogen auf den
Filtrationsbetrieb in umgekehrter Richtung durchströmt. Im Gegensatz zum bekannten Standardreinigungsverfahren werden so die am Eingang der Module befindlichen Faseransammlungen leicht abgelöst und aus den Modulen herausgespült. Aufgrund der periodischen Reinigung sind die sich ablösenden
Faseransammlungen so klein, dass sie nicht zum Verstopfen der Module führen können.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Patentansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung zeigt, näher erläutert.
Die Figur zeigt schematisch eine semikontinuierliche Querstro filtrationseinrichtung, vorzugsweise umfassend eine Mikro- oder Ultrafiltrationseinrichtung. Das erfindungsgemässe Verfahren kann jedoch auch bei einer ein- oder mehrstufigen kontinuierlich betriebenen Anlage verwendet werden.
Das zu klärende Produkt wird über eine Leitung 1 und einen Vorfilter 2 einem Batchtank 3 zugeführt. Eine Umwälzpumpe 8 fördert das zu klärende Produkt aus dem Batchtank 3 in einen Retentatkreislauf 4, in dem ein Filtrationsmodul 13 angeordnet ist. Nach Austritt aus dem Filtrationsmodul 13 fliesst das Retentat über eine Leitung 17 und ein Filter 18 zurück in den Batchtank 3. Das Per eat wird über eine Leitung 14 abgeführt.
Trotz Verwendung des Vorfilters 2 gelangen in die Filtrationsanlage Fasern, die sich vor allem am Eingang des Filtrationsmodules an den Stirnseiten von darin angeordneten einzelnen Kanälen ansammeln. Aufgund des erfindungsgemässen Verfahrens kann beim Reinigen zur Beseitigung dieser Ablagerungen die Fliessrichtung des strömenden Mediums im Filtrationsmodul 13 umgekehrt werden. Dies geschieht durch Aenderung der Ventilstellungen von Ventilen 9 bis 12. Zur Umkehr der in der Figur dargestellten Fliessrichtung werden die Ventile 10 und 12 geschlossen und die Ventile 9 und 11 geöffnet. Die Betätigung der Ventile kann mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Für die Ansteuerung der Ventile ist im vorliegenden Beispiel eine Steuerung 16 vorgesehen, es sind aber auch Ausführungen mit Handbedienung möglich. Das Einleiten des ReinigungsVorganges kann entweder periodisch oder in Abhängigkeit vom mit einem Sensor 15 ermittelten Verschmutzungszustand erfolgen.
Die Umschaltung der Fliessrichtung erfolgt vor dem Reinigen nach Ende des Filtrationszyklus und einer nachfolgenden ProduktVerdrängung. Hierbei wird, wie durch den Pfeil 27 angedeutet, durch Schliessen eines Ventils 5 und Oeffnen eines Ventils 6 durch die Umwälzpumpe 8 Wasser aus einer Zulaufleitung 7 in den Retentatkreislauf 4 gepumpt. Das nach Ende des Filtrationszyklus im Leitungssystem verbliebene Retentat wird dabei in den Batchtank 3 verdrängt.
Nach Ende des Reinigungszyklus kann für den nachfolgenden Filtrationszyklus die Fliessrichtung wieder in jene des vorhergehenden Filtrationszyklus geändert oder aber beibehalten werden. Die Beibehaltung der Fliessrichtung nach dem Reinigen hat den Vorteil, dass durch die wechselnde Flussrichtung bei den Filtrationszyklen eine gleichmassigere Belastung der Module (höhere Lebensdauer) erreicht wird.

Claims

PATENTANSPRUECHE
1. Verfahren zum Reinigen der Filtrations- Module (13) einer Anlage zur Klärung von Flüssigkeiten mit hohem Faseranteil, insbesondere unter Verwendung von Mikro- oder Ultrafiltration, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung im Modul (13) umkehrbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Reinigungszyklus die Strömungsrichtung im Modul
(13) umgekehrt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem nachfolgenden Filtrationszyklus die Strömungsrichtung im Modul (13) umgekehrt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils vor dem Wasch- und Filtrationszyklus die Strömungsrichtung im Modul (13) umgekehrt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung von für die
Umkehrung der Fliessrichtung erforderlichen Ventilen (9, 10, 11, 12) mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der für die Umkehrung der Fliessrichtung erforderlichen Ventile (9, 10, 11, 12) von Hand oder über eine Steuerung (16) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschmutzungsgrad durch Aufbau von Ablagerungen am Eingang der Filtrationselemente mit Sensoren (15) überwacht und der Reinigungsvorgang nach . Erreichen eines festgelegten Verschmutzungsgrenzwertes automatisch eingeleitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zu klärende Flüssigkeit nach durchlaufen der Filtrationsmodule (13) durch ein Filter (18) zusätzlich geklärt wird.
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