WO2003082449A1

WO2003082449A1 - Querstrom-filtrationsanlage und verfahren zu deren betrieb

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Publication number: WO2003082449A1
Application number: PCT/CH2003/000194
Authority: WO
Inventors: Eduard Hartmann
Original assignee: Bucher Guyer AG
Current assignee: Bucher Guyer AG
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2004-10-03
Also published as: EP1490163A1; PL370984A1; AU2003209917A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Querstrom-Filtrationsanlage mit mindestens einem Filterelement (1), dem Stoffgemisch aus einem Produkttank (2) durch eine Zuführleitung (3) zuführbar ist. Dem Filterelement (1) ist zudem aus einem Spülwassertank (14) Spülwasser zuführbar. Erfindungsgemäß ist vor dem Eintritt der Zuführleitung (3) in das Filterelement (1) ein Zuführleitungs-Absperrventil (28) angeordnet und am Filterelement (1) mündet eine Druckluftleitung (25) ein, die von einem Druckluft-Absperrventil (26) absperrbar ist. Nach dem Spülen des Filterelements (1) wird erfindungsgemäß das darin befindliche Spülwasser mittels Druckluft aus dem Filterelement (1) verdrängt. Damit ist das Filterelement (1) zur Durchführung von Wartungsarbeiten leichter handhabbar.

Description

Querstrom-Filtrationsanlage und Verfahren zu deren Betrieb

Die Erfindung bezieht sich auf eine Querstrom-Filtrationsanlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art sowie auf ein Verfahren zu deren Betrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Solche Querstrom-Filtrationsanlagen werden vorteilhaft angewendet, wenn es darum geht, molekulardisperse oder kolloiddisperse Stoffgemische, allenfalls mit Anteilen von Festbzw. Schwebstoffen, zu filtrieren. Beispiele für solche Stoffgemische sind Stoffgemische, wie sie bei der Produktion von Frucht- und Obstsäften zunächst anfallen. Diese Stoffgemische werden dann durch die Filtration in klaren Frucht- oder Obstsaft einerseits und die im wesentlichen verbleibenden Trübstoffe andererseits aufgetrennt. Dem Stoffgemisch kann beispielsweise vor der Filtration auch noch Aktivkohle zugesetzt werden, um bestimmte Wirkungen zu erzielen. Auch diese Aktivkohle muß dann mit den Trübstoffen von der Flüssigkeit abgetrennt werden.

Eine Querstrom-Filtrationsanlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der WO-A 1-01/51186 bekannt. Hierin wird eine Lösung gezeigt, wie Verstopfungen des Filtrationsmoduls durch feste Retentatanteile entfernt werden können. Bei Anlagen solcher Art besteht also das Problem, daß die Filterelemente verstopfen können, so daß die Produktion unterbrochen werden muß, um zunächst die Verstopfungen zu entfernen. Produktionsunterbrüche sind aber unerwünscht.

Aus JP-A-06 226 065 ist ein Verfahren zur Reinigung von Membranfiltern bekannt. Dabei erfolgt die Reinigung durch Rückwärtsspülung unter Mitverwendung von Luft. Eine ähnliche Methode ist in JP-A-06 023 246 beschrieben.

Aus WO-Al -00/29099 ist bekannt, daß bei einer Vorrichtung zur Membranfiltration im Zuge von Reinigungsschritten Gas, beispielsweise Luft, in die Vorrichtung eingeleitet wird.

Aus der schweizerischen Patentanmeldung 2242/01 ist es bekannt, während des Filtrationsvorgangs die Viskosität des Stoffgemischs zu überwachen. Damit kann erreicht werden, daß Verstopfungen gar nicht erst auftreten. Aus WO-Al-00/03794 ist eine Filtrationsanlage bekannt, bei der nach Abschluß eines Filtrationszyklus über ein Ventil Spülwasser einspeisbar ist, das zur Verdrängung von hochviskosen Retentat-Resten aus der Filtereinheit dient. Durch eine solche Spülung kann das Verstopfen verhindert werden, wenn sie rechtzeitig eingeleitet wird. Die Einleitung der Spülung ist aber durchaus nicht unproblematisch, weil sich die Viskosität schlagartig ändert. Somit kann es trotz rechtzeitiger Einleitung einer Spülung zur Verblockung des Retentats in den Membranrohren des Filtrationsmoduls kommen.

Aus der schweizerischen Patentanmeldung 0204/02 ist es bekannt, die Spülung so vorzunehmen, daß die schlagartige Veränderung der Viskosität verhindert wird.

Es ist auch bekannt (WO-A2-01/15797), den Vorratstank einer solchen Anlage, den sogenannten Batch-Tank, unter Druck zu betreiben. Auf dem zu filtrierenden Stoffgemisch lastet dabei ein bestimmter Druck, der beispielsweise durch Druckluft erzeugt wird. Das hat den Vorteil, daß die der Förderung des Stoffgemischs dienende Pumpe weniger Leistung aufbringen muß.

Aus der japanischen Patentanmeldung 02 184 328 ist es bekannt, den Batch-Tank mit Stickstoff zu füllen. Dies dient dazu, das Stoffgemisch vor Oxidation zu schützen.

Die Filterelemente solcher Querstrom-Filtrationsanlagen sind oftmals aus mehreren parallel zueinander angeordneten Membranrohren zusammengesetzt. Dies ist beispielsweise aus WO-Al -98/19778 bekannt. Eine solche Anlage besteht also aus mehreren Modulen. Die Lebensdauer solcher Module ist endlich. Deshalb sind

Wartungsarbeiten erforderlich. Einzelne Module, die unbrauchbar geworden sind, müssen im Rahmen einer solchen Wartung ausgetauscht werden.

Wurde zuvor eine Spülung vorgenommen, so befindet sich in den Membranmodulen Wasser. Beim Austausch einzelner Module tritt dieses Wasser teilweise aus. Dadurch, daß die Module mit Wasser gefüllt sind, haben sie auch ein erhebliches Gewicht, was die Handhabung erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Querstrom-Filtrationsanlage und ein Verfahren zu deren Betrieb zu schaffen, durch die Wartungsarbeiten leichter durchführbar sind. Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer Querstrom-Filtrationsanlage,

Fig. 2a und b Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines Filterelements und

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel.

In der Fig. 1 bedeutet 1 ein Filterelement, in dem die Abtrennung der gewünschten flüssigen Phase aus dem Stoffgemisch erfolgt. Auf die Bauart des Filterelements 1 kommt es dabei nicht an. In erster Linie kommt die Erfindung dann zur Anwendung, wenn das Filterelement 1 beispielsweise gerade oder gewickelte Rohrmembranen oder Kapillarrohre enthält, da mit solchen Filterelementen 1 meistens Stoffgemische mit hohen Trübstoffanteilen verarbeitet werden. Tritt eine Verstopfung von Teilen des Filterelements 1 auf, so führt das regelmäßig zu einem Betriebsunterbruch mit all seinen nachteiligen Folgen.

Das zu filtrierende Stoffgemisch befindet sich in einem Produkttank 2. Von diesem gelangt es durch eine Zuführleitung 3 zum Filterelement 1. In die Zuführleitung 3 sind eine Förderpumpe 4 und ein Durchflußmesser 5 eingesetzt, wobei die Drehzahl der Förderpumpe 4 durch den Durchflußmesser 5 in der Weise Steuer- bzw. regelbar ist, daß entweder die Förderleistung durch die Zuführleitung 3 oder der Druck in der Zuführleitung 3 am Eingang des Filterelements 1 konstant bleibt. Das ermöglicht in bekannter Weise eine wirtschaftliche Produktion.

Im Auslauf des Produkttanks 2, der in die Zuführleitung 3 mündet, befindet sich ein Tank- Absperrventil 6, das motorisch oder pneumatisch betätigbar ist. Auf der Sekundärseite des Filterelements 1 ist eine Permeatleitung 7 an dieses angeschlossen, durch die das im Filterelement 1 abgetrennte Permeat, also beispielsweise der klare Obstsaft, abgenommen werden kann. Andererseits fuhrt vom Filterelement 1 eine Rückführleitung 8 zum Produkttank 2. Darin wird das Retentat vom Filterelement 1 zum Produkttank 2 zurückgeführt. In diese Rückführleitung 8 ist ein Drosselventil 9 eingesetzt, das ebenfalls motorisch oder pneumatisch betätigbar ist. Dieses Drosselventil 9 ist von einem Retentatleitungs- Drucksensor 10 aus ansteuerbar, der den Druck am Retentat-Eingang des Filterelements 1 erfaßt. An der Rückführleitung 8 kann unmittelbar hinter dem Filterelement 1 ein weiterer Retentatleitungs-Drucksensor 10' angeordnet sein. Der vom Retentatleitungs- Drucksensor 10 erfaßbare Druck in der Zuführleitung 3 unmittelbar vor dem Filterelemente 1 hängt mit der Förderleistung der Förderpumpe 4 und dem Zustand des Filterelements 1 zusammen. Je höher die Viskosität des Stoffgemisches ist, desto höher ist der Durchflußwiderstand. Eine Erhöhung der Viskosität kann beispielsweise durch einen erhöhten Anteil an Fest- oder Schwebstoffen im Stoffgemisch verursacht sein. In Abhängigkeit von diesem Durchtrittswiderstand kann nun das Drosselventil 9 motorisch oder pneumatisch mehr oder weniger geöffnet bzw. geschlossen werden. Vor der Einmündung der Rückführleitung 8 in den Produkttank 2 befindet sich ein

Rückführleitungs- Absperrventil 11, das immer dann geöffnet ist, wenn das das Filterelement 1 verlassende Retentat zum Produkttank 2 zurückgeführt werden soll.

Das im Produkttank 2 befindliche Stoffgemisch wird bei geöffnetem Tank- Absperrventil 6 mit Hilfe der Förderpumpe 4 zum Filterelement 1 gefördert. Im Filterelement 1 wird aus dem Stoffgemisch Permeat abgeschieden. Das Retentat wird durch die Rückführleitung 8 bei geöffnetem Rückführleitungs- Absperrventil 11 zum Produkttank 2 zurückgeführt. Dadurch erhöht sich im Laufe des Filtrationsprozesses die Viskosität des zirkulierenden Stoffgemisches, weil der Anteil an Fest- oder Schwebstoffen im Stoffgemisch immer weiter steigt, je mehr Permeat im Filterelement 1 abgeschieden worden ist. Gleichzeitig geht die Filtrationsleistung zurück. Hat die

Viskosität des Stoffgemisches eine bestimmte Höhe erreicht, muß die Filtration beendet werden, und zwar so rechtzeitig, daß das Filterelement 1 nicht verstopfen kann. Das zirkulierende Stoffgemisch kann deshalb durch Öffnen eines Auslaßventils 12, das an die Rückführleitung 8 anschließt, aus dem Kreislauf abgenommen werden.

Soll der Filtrationsvorgang begonnen werden, so wird dem Produkttank 2 zunächst über eine Produktleitung 13 das zu filtrierende Stoffgemisch zugeführt. Die Förderpumpe 4 geht dann in Betrieb. Anfangs ist das im Produkttank 2 enthaltene Stoffgemisch relativ niederviskos. Die Förderpumpe 4 wird so geregelt, daß die Förderleistung durch die Zuführleitung 3 konstant bleibt. Im Filterelement 1 wird Permeat abgetrennt, so daß das das Filterelement 1 verlassende Retentat eine höhere Viskosität aufweist. Dieses Retentat wird wieder dem Produkttank 2 zugeführt. Dessen Menge ist wegen der Abscheidung von Permeat im Filterelement 1 kleiner. Zum Ausgleich wird durch die Produktleitung 13 weiteres Stoffgemisch zugeführt. Mit fortschreitender Dauer des Prozesses steigt so die Viskosität des im Produkttank 2 befindlichen Stoffgemisches immer weiter an. Das führt dann dazu, daß dann, wenn die Förderpumpe 4 die Förderleistung durch die Zuführleitung 3 konstant hält, der mit dem Retentatleitungs-Drucksensor 10 erfaßbare Druck ansteigt. Weil dieser Druck im Hinblick auf die Belastbarkeit des Filterelements 1 einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten darf, wird dann die Förderpumpe 4 so geregelt, daß dieser Grenzwert nicht überschritten wird. Die Filtrationsleistung geht dann zurück.

Dadurch wird dann ein Zustand erreicht, daß die Filtrationsleistung zu klein für einen wirtschaftlichen Betrieb wird und schließlich auch nicht mehr sicher ist. Dann soll die Filtration beendet werden. Ein Abstellen Förderpumpe 4 der Filtrationsanlage darf nun aber nicht erfolgen, weil dies unweigerlich zur einer Verstopfung führen würde. Es ist jetzt nötig, das in der Anlage befindliche Stoffgemisch aus dieser zu verdrängen. Dies geschieht in bekannter Weise durch Spülen.

Deshalb ist ein Spülwassertank 14 vorhanden, aus dem Spülwasser durch eine Spülleitung 15 in die Zuführleitung 3 eingespeist werden kann. Im Zuge der Spülleitung 15 ist ein SpüUeitungs- Absperrventil 16 eingesetzt. Zwischen dem Spülwassertank 14 und dem SpüUeitungs- Absperrventil 16 ist noch ein Element angeordnet, dessen Aufgabe es ist, zu verhindern, daß beim Öffnen des Spülleirungs- Absperrventils 16 nennenswerte Mengen des Stoffgemischs aus der Zuführleitung 3 zum Spülwassertank 14 zurückströmen. Beim Übergang vom Filtrations- zum Spülvorgang wird mehr oder weniger gleichzeitig das Tank- Absperrventil 6 geschlossen und das SpüUeitungs- Absperrventil 16 geöffnet. Das Tank- Absperrventil 6 und das Spülleitungs- Absperrventil 16 werden von einem Steuergerät 20, mit dem der Filtrationsprozeß steuerbar ist, betätigt. Beim mehr oder weniger gleichzeitigen Öffnen des Spülleitungs- Absperrventils 16 und Schließen des Tank- Absperrventils 6 könnte infolge eines Niveau- Unterschieds H zwischen dem Inhalt im Produkttank 2 und dem Inhalt im Spül Wassertank 14 dann Stoffgemisch aus dem Produkttank 2 zum Spülwassertank 14 strömen, wenn der Niveau-Unterschied H eine bestimmte Größe hat, wobei auch zu berücksichtigen ist, daß die Dichte im Produkttank 2 größer ist als jene des Spülwassers im Spülwassertank 14. Dieses Eindringen nennenswerter Mengen des Stoffgemischs in Richtung zum Spülwassertank 14 wird durch das erwähnte Element verhindert. Da bei bekannten Filtrationsanlagen die Spülleitung 15 meist mehrere Meter lang ist, bleibt der Spülwassertank 14 vom Eindringen von Stoffgemisch verschont. Das im Spülwassertank 14 enthaltene Wasser wird also nicht verschmutzt.

Dieses den Stoffgemisch-Rückfluß verhindernde Element ist entweder ein Rückschlagventil 17 oder eine Rückflußdrossel 17', wie dies aus der schweizerischen Patentanmeldung 0204/02 bekannt ist.

Am Ende eines zuvor geschilderten Produktionszyklus befindet sich im Filterelement 1 Spülwasser. Bevor nun das Filterelement 1 zur Durchführung von Wartungsarbeiten demontiert wird, sollte dieses Spülwasser aus dem Filterelement 1 verdrängt werden. Ein Teil des Spülwassers kann nun in der Weise abgelassen werden, daß ein Ablaßventil 21 , das in einer Ablaßleitung 22 unterhalb des Filterelements 1 angeordnet ist, geöffnet wird. Dabei sind das Rückführleitungs-Absperrventil 11, das Drosselventil 9 und auch das Auslaßventil 12 geschlossen. Das Filterelement 1 ist aber insbesondere dann nicht annähernd vollständig entleerbar , wenn das Filterelement 1 gerade oder gewickelte Rohrmembranen oder Kapillarrohre enthält. Damit das Spülwasser ungehindert und zügig ablaufen kann, ist vorteilhaft ein Belüftungsventil 23 vorgesehen, das als Vakuumbrecher dient und als Rückschlagventil gestaltet sein kann.

Um aber das vollständige Entfernen des Spülwassers zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in die Zuführleitung 3 zum Filterelement 1 eine Druckluftleitung 25 einmündet, die von einem Druckluft-Absperrventil 26 absperrbar ist. Durch das Öffnen des Druckluft-Absperrventils 26 wird das im Filterelement 1 befindliche Spülwasser mittels Druckluft aus dem Filterelement 1 verdrängt. Dadurch wird erreicht, daß Gewicht des Filterelements 1 deutlich geringer wird, so daß das Filterelement 1 sehr viel leichter handhabbar ist. Es kann nun demontiert werden, um einzelne Teile des Filterelements 1 auszutauschen. Da im Filterelement 1 kein Spülwasser mehr vorhanden ist, werden solche Wartungsarbeiten auch sehr erleichtert, denn das Wartungspersonal wird nicht durch austretendes Spülwasser behindert.

Damit die Druckluft nicht in die Zuführleitung 3 und die darin angeordnete Förderpumpe 4 und den Durchflußmesser 5 eindringt, ist es vorteilhaft, in der Nähe des Filterelements 1 in der Zuführleitung 3 ein Zufuhrleitungs-Absperrventil 28 anzuordnen.

Das aus der schweizerischen Patentanmeldung 0204/02 bekannte Auslaßventil 12 ist vorteilhaft unmittelbar hinter dem oder direkt am Filterelement 1 angeordnet, was in der Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

Vorteilhaft weist die Druckluftleitung 25 einen Speicher 27 auf. Dadurch steht eine genügend große Menge an Druckluft in unmittelbarer Nähe der Querstrom- Filtrationsanlage zur Verfügung. Vielfach besteht nämlich das Problem, daß im Betrieb vorhandene Druckluftleitungen keinen großen Querschnitt aufweisen und relativ lang sind. Um nun zu garantieren, daß das Ausblasen des Filterelements 1 vollständig und zügig erfolgt, ist dieser Speicher 27 vorteilhaft. Die Größe des Speichers 27 richtet sich nach den Gegebenheiten der Querstrom-Filtrationsanlage, nämlich insbesondere nach den Dimensionen des Filterelements 1.

Die Fig. 1 zeigt darüber hinaus weitere vorteilhafte Ausgestaltungen. So kann beispielsweise vorteilhaft parallel zur Druckluftleitung 25 auch eine Warmluftleitung 29 vorhanden sein, in der ein Warmluft- Absperrventil 30 angeordnet ist. Im Anschluß an das Verdrängen des Spülwassers aus dem Filterelement 1 mittels Druckluft kann dann ein Trocknen des Filterelements 1 mittels trockener Warmluft erfolgen. Das Trocknen des Filterelements 1 kann dann vorteilhaft sein, wenn die der Querstrom-Filtrationsanlage für einige Zeit stillgesetzt werden soll.

Für solche Fälle kann außerdem vorteilhaft noch eine ebenfalls parallel zur Druckluftleitung 25 angeordnete Inertgas-Leitung 31 angeordnet sein, die gegenüber dem Filterelement 1 mittels eines Inertgas- Absperrventils 32 absperrbar ist. Auf diese Weise kann im Anschluß an die Verdrängung des Spülwassers und/oder die Trocknung des Filterelements 1 das Filterelement 1 mit Inertgas, beispielsweise Stickstoff, geflutet werden. So wird verhindert, daß allfällig noch im Filterelement 1 verbliebene Reste organischer Stoffe oxidieren und/oder mikrobielles Wachstum auftritt. Damit wird das Filterelement 1 konserviert.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind vom Steuergerät 20 zum Druckluft- Absperrventil 26, zum Zufuhrleitungs-Absperrventil 28, zum Warmluft-Absperrventil 30 und zum Inertgas- Absperrventil 32 führende Steuerleitungen nicht eingezeichnet.

Nachdem das Durchspülen des Filterelements 1 in bekannter Weise durchgeführt worden ist, erfolgt der weitere Betrieb der Querstrom-Filtrationsanlage erfindungsgemäß nach dem folgenden Verfahrensschritt. Vom Steuergerät 20 wird das Zufuhrleitungs- Absperrventil 28 geschlossen und das Druckluft-Absperrventil 26 wie auch das Auslaßventil 12 geöffnet. Dadurch wird erreicht, daß das Filterelement 1 von Druckluft durchströmt wird. Enthält das Filterelement 1 eine Vielzahl parallel zueinander angeordneter Membranroiire, so erfolgt das Verdrängen des Spülwassers aus allen Membranrohren annähernd gleichzeitig. Da solche Membranrohre einen Innendurchmesser von meist nicht mehr als 6 mm aufweisen, erfolgt die Verdrängung des Spülwassers mehr oder weniger vollständig. Die Luft passiert also die Membranrohre nicht in Form von Luftblasen, sondern schiebt die Grenzlinie Wasser/Druckluft vor sich her. Somit wird das Spülwasser, abgesehen von einer Benetzung der Wände der Membranrohre, vollständig aus den Membranrohren des Filterelements 1 verdrängt. Vorteilhaft weist die Druckluft einen Druck von mindestens 3 bar auf. Die Obergrenze für den Druck ist gegeben durch die Belastungsgrenze für die Membranrohre.

Besonders vorteilhaft ist die nachfolgend geschilderte Variante des Verfahrens zum Verdrängen des Spülwassers mittels Druckluft. Bei dieser Verfahrensvariante werden sowohl das Zufuhrleitungs-Absperrventil 28 als auch das Auslaßventil 12 geschlossen, bevor das Druckluft- Absperrventil 26 geöffnet wird. Weil auch das Rückführleitungs- Absperrventil 11 geschlossen ist, wird durch das Öffnen des Druckluft-Absperrventils 28 im Inneren des Filterelements 1 und in den zum Filterelement 1 führenden Leitungen und Leitungsteilen ein Druck aufgebaut. Damit wirkt das Filterelement 1 zusammen mit den Leitungen und Leitungsteilen als Druckspeicher. Durch die eintretende Druckluft werden die Spülwasserreste zwar etwas bewegt, aber noch nicht aus dem Filterelement 1 verdrängt. Erst dann, wenn im Filterelement 1 und in den zum Filterelement 1 führenden Leitungen und Leitungsteilen der gewünschte Druck erreicht ist, wird das Auslaßventil 12 schnell vollständig geöffnet. Es findet dann über das Auslaßventil 12 ein sehr schneller Druckabbau statt und dabei wird das im Filterelement 1 verbliebene Spülwasser mitgerissen. Versuche haben gezeigt, daß eine praktisch vollständige Verdrängung des Spülwassers aus dem Filterelement 1 auch dann erfolgt, wenn dieses Filterelement aus einer Vielzahl parallel geschalteter Membranmodule besteht, wie das in der Fig. 1 angedeutet ist.

Dieses Verfahren bietet sich dann an, wenn kein besonders leistungsfähiges Druckluftsystem zur Verfügung steht. Trotzdem ist dann der erwähnte Speicher 27 nicht erforderlich.

Steht kein leistungsfähiges Druckluftsystem zur Verfügung, kann anstelle der Druckluft auch ein anderes Druckgas verwendet werden, beispielsweise Stickstoff, das aus einer Hochdruckflasche entnehmbar ist, wie dies nach einer weiteren Ausgestaltung vorteilhaft ist, was noch beschrieben wird.

Das Ende des Verfahrensschrittes der Verdrängung des Spülwassers aus dem Filterelement 1 zeigt sich daran, daß hinter dem Auslaßventil 12 kein Wasser, sondern nur noch Luft ausströmt. Nun wird das Druckluft-Absperrventil 26 wieder geschlossen. Beim zuvor geschilderten Verfahren mit dem Druckaufbau im Filterelement 1 wird darüber hinaus beobachtet, daß es nach dem Öffnen des Auslaßventils 12 dann zu einem knallartigen Geräusch kommt, sobald das gesamte Spülwasser aus dem Filterelement 1 verdrängt ist. Später tritt nur noch ein normales Strömungsgeräusch der Druckluft auf.

Nachdem also das Spülwasser aus dem Filterelement 1 verdrängt ist, können Wartungsarbeiten am Filterelement 1 leichter durchgeführt werden. Das Filterelement 1 weist nun nur noch sein Eigengewicht auf, ist also leichter handhabbar. Beim Demontieren des Filterelements 1 in seine Einzelteile tritt praktisch kein Wasser mehr aus, so daß die Arbeit für das Wartungspersonal einfacher ist.

Nach Ausführung der Wartungsarbeiten, oder aber - im Falle, daß Wartungsarbeiten gar nicht erforderlich sind - direkt nach dem Ende des Verfahrensschrittes der Verdrängung des Spülwassers aus dem Filterelement 1, kann nun vorteilhaft ein zweiter Verfahrensschritt ausgeführt werden, nämlich das Trocknen des Filterelements 1. Dazu wird das Warmluft- Absperrventil 30 geöffnet. Nun strömt trockene Warmluft durch das Filterelement 1 und trocknet dieses von innen. Die Dauer dieses Verfahrensschritts hängt von den Dimensionen des Filterelements 1 ab. Sie kann bis zu einer Stunde betragen.

Soll die Querstrom-Filtrationsanlage für einige Zeit stillgesetzt werden, etwa im Zusammenhang mit einer Arbeitsruhe am Wochenende oder wegen Betriebsferien, oder aber deshalb, weil die Saison, während der das zu verarbeitende Produkt anfällt, zu Ende ist, so kann nun vorteilhaft ein dritter Verfahrensschritt durchgeführt werden. Nun wird das Inertgas-Absperrventil 32 geöffnet. Damit kann das Inertgas, also beispielsweise Stickstoff, das Filterelement 1 durchströmen. Nach einiger Zeit wird das Inertgas- Absperrventil 32 und auch das Auslaßventil 12 wieder geschlossen. Nun befindet sich im Filterelement 1 dieses Inertgas und die Querstrom-Filtrationsanlage kann stillgesetzt werden.

Das Inertgas steht beispielsweise in der Form einer Hochdruckflasche zur Verfügung. Dabei wird der Druck des Inertgases im Filterelement durch einen Druckregler aufrecht erhalten.

In den Fig. 2a und 2b ist ein Ausführungsbeispiel für ein Filterelement 1 samt wesentlichen weiteren Elementen gezeigt. Die Fig. 2a zeigt dabei eine frontale Ansicht, die Fig. 2b eine Seitenansicht. Das Filterelement 1 besteht aus einer Wanne 40, in der eine Vielzahl von Filtermodulen 41 hintereinander und so auch parallel zueinander angeordnet ist. Solche scheibenförmigen Filtermodule 41 sind beispielsweise aus WO-Al -98/19778 bekannt. Jedes der Filtermodule 41 ist einerseits an eine mit der Zuführleitung 3 (Fig. 1) in Verbindung stehende Ringleitung 42 und andererseits an die Rückführleitung 8 angeschlossen. Das Permeat sammelt sich dabei in der Wanne 40. Das dem Ablassen des Retentats dienende Auslaßventil 12 ist hier mit dargestellt.

In der Seitenansicht der Fig. 2b ist erkennbar, wie die Zuführleitung 3 in die Ringleitung 42 einmündet. Diese Einmündung ist vorteilhaft als Injektor gestaltet, was zur Folge hat, daß in der Ringleitung 42 ein Stofffluß in der mit einem Pfeil gekennzeichneten Richtung erzwungen wird. Das ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Retentat fhixotrop ist. Mit der Bezugszahl 43 sind die Abgänge zu den einzelnen Filtermodulen 41 (Fig. 2a) bezeichnet. Im unteren Bereich der Ringleitung 42 mündet die mittels des Ablaßventils 21 absperrbare Ablaßleitung 22 ein. Im oberen Bereich der Ringleitung 42 befindet sich der Anschluß für das Belüftungsventil 23. Ebenfalls im oberen Bereich der Ringleitung 42 mündet die mittels des Druckluft-Absperrventils 26 absperrbare Druckluftleitung 25 ein.

Nachdem, wie zuvor beschrieben, die Spülung eingeleitet worden ist, befindet sich in der Ringleitung 42 Spülwasser. Wird nun das Ablaßventil 21 geöffnet, so kann das Spülwasser aus der Ringleitung 42 abfließen, wobei das Belüftungsventil 23 automatisch öffnet, so daß kein Unterdruck entstehen kann. Da die Zu- und Abführleitungen zu den einzelnen Filtermodulen 41 (Fig. 2a) an deren oberen Enden liegen, verbleibt das Spülwasser in diesen Filtermodulen 41. Ist das Spülwasser aus der Ringleitung 42 abgelassen, wird das Ablaßventil 21 geschlossen. Auch das Auslaßventil 12 (Fig. 2a) ist geschlossen. Anschließend wird das Druckluft-Absperrventil 26 geöffnet. Damit baut sich nun in der Ringleitung 42 und in den damit verbundenen Filtermodulen 41 ein Druck auf, der dem Druck in der Druckluftleitung 25 entspricht. Wegen des relativ großen Druckmessers der Ringleitung 42 besitzt diese ein erhebliches Volumen, das also mit Druckluft gefüllt ist. Damit kann diese Ringleitung 42 als Speicher für die Druckluft wirken.

Wird dann das Auslaßventil 12 (Fig. 2a) geöffnet, kann sich der Druck über dieses Auslaßventil 12 abbauen. Die in der Ringleitung 42 befindliche Druckluft kann sich nun entspannen und schiebt dabei das in den Filtermodulen 41 befindliche Spülwasser vor sich her, so daß das Spülwasser durch das Auslaßventil 12 austritt. Damit ist dann das Spülwasser aus dem Filterelement 1 verdrängt.

In der Fig. 3 ist eine andere Bauart des Filterelements 1 gezeigt. Dieses besteht hier aus einer Anzahl von Filtermodulen 41, die als Linearmodule gestaltet sind, wie dies ebenfalls bekannt ist. Die einzelnen Filtermodule 41 sind durch Rohrbögen 45 miteinander verbunden. Die sind also in Serie geschaltet.

Die Anordnung der verschiedenen Ventile ist hierbei anders als beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. Wie schon in der Fig. 1 gezeigt, ist die Zuführleitung 3 durch das Zufuhrleitungs-Absperrventil 28 absperrbar. Die Ablaßleitung 22 mit dem Ablaßventil 21 mündet zwischen dem Zufuhrleitungs-Absperrventil 28 und dem Filterelement 1 ein. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich das Belüftungsventil 23 an der hier oben liegenden Rückführleitung 8 hinter dem Filterelement 1 und auch die Druckluftleitung 25 mit dem Druckluft- Absperrventil 26 mündet hier ein. Dargestellt ist zudem das Rückführleitungs- Absperrventil 11 und das Auslaßventil 12. Die Rückführleitung 8 ist hier relativ lang und hat einen größeren Durchmesser.

Nachdem, wie zuvor schon beschrieben, die Spülung eingeleitet worden ist, befindet sich in allen Anlagenteilen zwischen dem Zufuhrleitungs-Absperrventil 28 und dem Rückführleitungs-Absperrventil 11 Spülwasser. Um nun das Filterelement 1 vom Spülwasser zu befreien, werden nun das Zufuhrleitungs-Absperrventil 28, das Rückführleitungs-Absperrventil 11 und das Auslaßventil 12 geschlossen. Wird anschließend das unten liegende Ablaßventil 21 geöffnet, so fließt das Spülwasser durch die Ablaßleitung 22 ab. Auch hier wird der ungehinderte Abfluß durch das automatische Öffnen des Belüftungsventils 23 erreicht.

Ist das Spülwasser unter Schwerkraftwirkung abgelassen worden, wird das Ablaßventil 21 geschlossen. Danach wird das Druckluft- Absperrventil 26 geöffnet. Nun baut sich im Filterelement 1 ein Druck auf, daneben aber auch in der Rückführleitung 8 zwischen dem Filterelement 1 und dem Rückführleitungs-Absperrventil 11 bzw. dem Auslaßventil 12. Hier wirkt nun der großvolumige Teil der Rückführleitung 8 als Speicher. Wird dann das Ablaßventil 21 geöffnet, so entspannt sich die Druckluft und verdrängt die noch im Speicherelement 1 befindlichen Reste des Spülwassers.

Die Einmündung der Druckluftleitung 25 am Filterelement 1 ist also je nach Bauart der Querstrom-Filtrationsanlage unterschiedlich. In den Fig. 1 und 2b ist gezeigt, daß die Druckluftleitung 25 eingangsseitig am Filterelement 1 einmündet, während sie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ausgangsseitig am Filterelement 1 einmündet. Das kann analog auch für die Warmluftleitung 29 und die Inertgas-Leitung 31 gelten.

Claims

Patentansprüche

1. Querstrom-Filtrationsanlage mit mindestens einem Filterelement (1), dem Stoffgemisch aus einem Produkttank (2) durch eine Zuführleitung (3) zuführbar ist, wobei zwischen dem Produkttank (2) und der Zuführleitung (3) ein Tank- Absperrventil (6) angeordnet ist, und bei der aus einem Spülwassertank (14) über eine Spülleitung (15) und ein SpüUeitungs- Absperrventil (16) Spülwasser in die Zuführleitung (3) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eintritt der Zuführleitung (3) in das Filterelement (1) ein Zufuhrleitungs-Absperrventil (28) angeordnet ist und daß am Filterelement (1) eine Druckluftleitung (25) einmündet, die von einem Druckluft- Absperrventil (26) absperrbar ist.

2. Querstrom-Filtrationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftleitung (25) eingangsseitig am Filterelement (1) im Bereich der Zuführleitung (3) einmündet.

3. Querstrom-Filtrationsanlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftleitung (25) ausgangsseitig am Filterelement (1) im Bereich der

Rückführleitung (8) einmündet.

4. Querstrom-Filtrationsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckluftleitung (25) ein Speicher (27) angeordnet ist.

5. Querstrom-Filtrationsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (27) auf einen Druck von 3 bar aufladbar ist.

6. Querstrom-Filtrationsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Filterelement (1) eine Warmluftleitung (29) eimnündet, die von einem Warmluft- Absperrventil (30) absperrbar ist.

7. Querstrom-Filtrationsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Filterelement (1) eine Inertgas-Leitung (31) einmündet, die von einem Inertgas- Absperrventil (32) absperrbar ist.

8. Verfahren zum Betrieb einer Querstrom-Filtrationsanlage mit mindestens einem Filterelement (1), dem Stoffgemisch aus einem Produkttank (2) durch eine Zuführleitung (3) zuführbar ist, wobei zwischen dem Produkttank (2) und der Zuführleitung (3) ein Tank-Absperrventil (6) angeordnet ist, und bei der aus einem Spülwassertank (14) über eine Spülleitung (15) und ein Spülleitungs-Absperrventil (16) Spülwasser in die Zuführleitung (3) zuführbar ist, daß vor dem Eintritt der Zuführleitung (3) in das Filterelement (1) ein Zuführleitungs- Absperrventil (28) angeordnet ist und daß eingangsseitig am Filterelement (1) eine Druckluftleitung (25) einmündet, die von einem Druckluft-Absperrventil (26) absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schließen des Zuführleitungs-Absperrventils (28) das im Filterelement (1) befindliche Spülwasser mittels Druckluft durch Öffnen des Druckluft- Absperrventils (26) aus dem Filterelement (1) verdrängt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend durch Schließen des Druckluft-Absperrventils (26) und durch Öffnen eines Warmluft- Absperrventils (30) das Filterelement (1) durch trockene Warmluft getrocknet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, daß anschließend bei geschlossenem Druckluft- Absperrventil (26) und allenfalls vorhandenem, ebenfalls geschlossenem Warmluft- Absperrventil (30) durch Öffnen eines Inertgas-Absperrventils (32) das Filterelement (1) mit Inertgas geflutet wird.