DE102008006501A1 - Combined ultrasonic air backwash process to clean immersed membranes involves applying ultrasound to liquid during backwash and blowing gas over outer membrane surface - Google Patents

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Abstract

The air backwash process is used in a filter unit to clean at least one immersed membrane in a module (2) on a filtration tank (3) containing a liquid mixture (4) by application of ultrasound from sound producers (1) to the membranes. Ultrasound is applied to the liquid during backwash, and gas is blown over the outer membrane surface.

Description

Die Erfindung betrifft den Bereich der Flüssigkeitsreinigung mittels Membranen, insbesondere zum Zwecke der Trinkwassergewinnung (aber auch zur Gewinnung von Brauchwasser und Wasser für industrielle Zwecke) aus Oberflächenwasser, Grund- und Quellwasser, allgemein verunreinigtem Wasser, im weiteren Rohwasser genannt. Auch die weitergehende Reinigung von Abwasser ist möglich. Dazu werden unter anderem getauchte Membranen zur Filterung des Rohwassers verwendet. Da die Membranen mit zunehmender Betriebsdauer, das heißt Filtrationsdauer, verschmutzen, müssen die Membranen zur Erhaltung ihrer Leistungsfähigkeit gereinigt werden. Die Erfindung betrifft die effiziente, chemikalienfreie in situ-Reinigung getauchter Membranen in Filteranlagen.The The invention relates to the field of liquid purification by means of membranes, in particular for the purpose of drinking water production (but also for the production of service water and water for industrial purposes) from surface water, groundwater and Spring water, generally polluted water, further raw water called. The further purification of wastewater is possible. These include dipped membranes for filtering the Raw water used. Since the membranes with increasing operating time, that is filtration time, need to pollute cleaned the membranes to maintain their performance become. The invention relates to the efficient, chemical-free in situ cleaning of dipped membranes in filter systems.

Nach dem Stand der Technik werden unter anderem getauchte Membranen zur Reinigung mit verschiedenen Reinigungslösungen (unter anderem chlorbasierte Reinigungsmittel, aber auch Säuren und Laugen) durchspült, wobei verschiedene Verfahren mit Vorwärts- und Rückwärtsspülung und teilweise mit erhitzten Reinigungslösungen eingesetzt werden, zum Beispiel Patent DE 696 04818 T2 , die Minimierung der benötigten Menge an Reinigungslösung betreffend. Im angegebenen Patent verbleibt die Membran zwar am Platz, jedoch muss das Gefäß zumindest teilweise entleert werden. Dadurch werden längere Unterbrechungszeiten im Betrieb der Filtrationsanlage von bis zu 4 Stunden und eventuell mehrerforderlich.According to the state of the art, inter alia, submerged membranes are purged for cleaning with various cleaning solutions (including chlorine-based cleaning agents, but also acids and alkalis), using various forward and backward flushing methods and partly with heated cleaning solutions, for example patent DE 696 04818 T2 concerning the minimization of the required amount of cleaning solution. Although the membrane remains in place in the specified patent, the vessel must be at least partially emptied. As a result, longer interruption times in the operation of the filtration system of up to 4 hours and possibly more required.

Besonders bei der Trinkwassergewinnung ist eine chemische Reinigung wegen der dafür notwendigen Chemikalien nicht angebracht, da eine aufwändige weitere Reinigung zur erforderlichen Entfernung der Chemikalien notwendig wird.Especially when drinking water is due to a dry cleaning the necessary chemicals are not appropriate there a complex further cleaning for the required distance the chemicals become necessary.

Nach dem Stand der Technik gibt es Membranen, die mit Permeatrückspülung bei gleichzeitiger Luftüberströmung betrieben werden. Auch bei dieser Betriebsart nimmt die Verblockungsneigung der Membran im Laufe der Zeit soweit zu, dass eine chemische Reinigung unumgänglich wird. Diese ist, wie oben bereits beschrieben, sehr aufwändig und zeit- und kostenintensiv.To The prior art has membranes with permeate backwashing operated with simultaneous air flow become. In this mode, too, the blocking tendency decreases the membrane over time so far that a dry cleaning becomes inevitable. This is, as already described above, very time-consuming and costly.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Reinigungsverfahrens bei Filteranlagen für Flüssigkeiten mit getauchten Membranen, das die vorgenannten Nachteile nach dem Stand der Technik vermeidet. Das Ziel umfasst folgende Eigenschaften des Verfahrens:

  • 1) Die Membranen werden in situ abgereinigt, verbleiben also an ihrem Platz und in der zu reinigenden Flüssigkeit eingetaucht.
  • 2) Die Membran wird durch Kombination von ultraschallinduzierter Kavitation während einer ersten Rückspülphase mit Permeat und anschließend mit Luftblasenüberströmung (anstelle der ultraschallinduzierten Kavitation) während der zweiten Rückspülphase mit Permeat (hier insgesamt als USL-Verfahren bezeichnet) gereinigt.
  • 3) Weder die alleinige Anwendung von Ultraschall während der Permeatrückspülung noch der Luftblasenüberströmung ergeben ein vergleichbares Resultat. Das Ergebnis kann nur in der eben beschriebenen Kombination und Abfolge erreicht werden.
  • 4) Es werden keinerlei Reinigungschemikalien bei diesem Verfahren notwendig.
  • 5) Das Verfahren kann komplett automatisiert werden.
The aim of the present invention is to provide a cleaning method for filter systems for liquids with immersed membranes, which avoids the aforementioned disadvantages of the prior art. The objective includes the following characteristics of the procedure:
  • 1) The membranes are cleaned in situ, so remain in place and immersed in the liquid to be cleaned.
  • 2) The membrane is cleaned by combining ultrasound-induced cavitation during a first backwash phase with permeate and then with air bubble overflow (instead of ultrasound-induced cavitation) during the second backwash phase with permeate (collectively referred to herein as USL method).
  • 3) Neither the sole application of ultrasound during the permeate backwash nor the air bubble overflow results in a comparable result. The result can only be achieved in the combination and sequence just described.
  • 4) No cleaning chemicals are needed in this process.
  • 5) The procedure can be completely automated.

Die Kavitation in der Flüssigkeit, die die eingetauchte Membran umgibt, wird vorzugsweise durch Ultraschall erzeugt. Es werden ein oder mehrere Schallgeber verwendet, die frei in der Flüssigkeit verschoben werden können und deren jeweiliger Abstand zu den Membranen zwecks Optimierung des Verfahrens eingestellt werden kann (1, siehe Abschnitt: Detaillierte Beschreibung der Figuren).The cavitation in the liquid surrounding the submerged membrane is preferably generated by ultrasound. One or more sounders are used, which can be moved freely in the liquid and their respective distance to the membranes can be adjusted for the purpose of optimizing the process ( 1 , see section: Detailed description of the figures).

Ultraschall-Leistung und Ultraschall-Frequenz sowie Beschallungsdauer sind variierbar in Abhängigkeit der Rohwasserbeschaffenheit (beziehungsweise des Verunreinigungsgrades der Flüssigkeit) sowie etwaiger Deckschichtbildung auf der Membran. Die genaue und sachgemäße Anwendung dieser Parameter ist notwendig, damit die Membranen nicht übermäßig porös, das heißt zu durchlässig, oder gar vollständig zerstört werden, andererseits das Verfahren aber nicht wirkungslos wird. Ultraschallinduzierte Kavitations-Reinigung wurde bei Membranen bislang noch nicht technisch eingesetzt, da bei Versuchen nach kurzer Zeit Schäden an den Membranen auftraten und es bisher noch nicht gelang, die Integrität der Membranen bei entsprechender Behandlung dauerhaft sicherzustellen (siehe dazu: Masselin et al. (2001) Journal of Membrane Science, Vol. 181, S. 213–220 ). In der Tat werden bei nicht genau auf die Rahmenbedingungen abgestimmter Anwendung der ultraschallinduzierten Kavitation die Membranen zerstört.Ultrasonic power and ultrasound frequency as well as sonication time can be varied depending on the raw water quality (or the degree of contamination of the liquid) as well as any cover layer formation on the membrane. The exact and proper use of these parameters is necessary so that the membranes are not overly porous, that is too permeable, or even completely destroyed, on the other hand, the process is not ineffective. Ultrasound-induced cavitation cleaning has not yet been used technically in membranes, as in experiments after a short time damage to the membranes occurred and it has not been possible to ensure the integrity of the membranes with appropriate treatment permanently (see: Masselin et al. (2001) Journal of Membrane Science, Vol. 181, pp. 213-220 ). In fact, when the use of ultrasound-induced cavitation is not precisely coordinated with the general conditions, the membranes are destroyed.

Ein Teil der Erfindung ist daher eine sorgfältige Anwendung der Kavitation, die eine Anwendung in der Flüssigkeitsreinigung ermöglicht, so dass einerseits die Verblockung der Membran verhindert und der Durchfluss dauerhaft stabilisiert wird, andererseits die volle Funktionsfähigkeit (Trennleistung) der Membran erhalten bleibt.Part of the invention is therefore a careful application of cavitation, which is an application in the Liquid cleaning allows, so on the one hand prevents the blocking of the membrane and the flow is permanently stabilized, on the other hand, the full functionality (separation efficiency) of the membrane is maintained.

Ausführungsbeispieleembodiments

Eine schematische Zeichnung des Aufbaus der Versuchsanlage, die die folgenden Ergebnisse lieferte, ist in 3 zu sehen. Zur Beschreibung der 3 siehe den Abschnitt: Detaillierte Beschreibung der Figuren. Die Beispielanlage wurde zur Trinkwasseraufbereitung aus Oberflächenwasser eingesetzt.A schematic drawing of the construction of the pilot plant, which gave the following results, is in 3 to see. To the description of 3 see the section: Detailed description of the figures. The example plant was used to treat drinking water from surface water.

Beispiel 1: Gegenüberstellung von Permeatrückspülung mit Luftblasenüberströmung und Permeatrückspülung mit dem USL-Verfahren. In beiden Filtrationstanks (siehe 3, 3a und 3b) befinden sich gleichartig verschmutzte Membranen. Die Filtration erfolgt bei gleicher Ausgangskonzentration der Verschmutzung sowie während der Filtration gleich bleibender Verschmutzungskonzentration. Beide Membranen sind unter gleichen Bedingungen im Einsatz, die Beaufschlagung der Membranen erfolgt mit 20 l/(m2 h). Tabelle 1 zeigt Permeabilitätsmessungen über 19 Tage für beide Membranen. Die Permeabilität ist in [l/(m2 h bar)] und normiert auf 20°C angegeben. Man erkennt, dass die Permeabilität mit Membranreinigung nach dem USL-Verfahren im Mittel ungefähr doppelt so groß ist wie bei Membranreinigung nur mit Luftblasenüberströmung. Tabelle 1: Permeabilitätsvergleich mit und ohne USL-Reinigungsverfahren Tag Permeabilität [l/(m2 h bar)] (nur mit Luftblasenüberströmung) Permeabilität [l/(m2 h bar)] (mit USL-Verfahren) 1 107 138 2 88 182 3 85 142 4 83 137 5 80 134 6 81 133 7 77 137 8 76 168 9 75 143 10 74 133 11 73 136 12 72 128 13 70 157 14 70 124 15 70 122 16 68 153 17 67 122 18 67 120 19 66 140 Example 1: Comparison of permeate backwashing with air bubble overflow and permeate backflushing with the USL method. In both filtration tanks (see 3 . 3a and 3b ) are similarly polluted membranes. The filtration is carried out at the same initial concentration of contamination and during filtration of the same contamination concentration. Both membranes are in the same conditions in use, the loading of the membranes is carried out with 20 l / (m 2 h). Table 1 shows permeability measurements over 19 days for both membranes. The permeability is given in [l / (m 2 h bar)] and normalized to 20 ° C. It can be seen that the permeability with membrane cleaning according to the USL method on average about twice as large as in membrane cleaning only with air bubble overflow. Table 1: Permeability comparison with and without USL cleaning method Day Permeability [l / (m 2 h bar)] (only with air bubble overflow) Permeability [l / (m 2 h bar)] (with USL method) 1 107 138 2 88 182 3 85 142 4 83 137 5 80 134 6 81 133 7 77 137 8th 76 168 9 75 143 10 74 133 11 73 136 12 72 128 13 70 157 14 70 124 15 70 122 16 68 153 17 67 122 18 67 120 19 66 140

Der Ultraschalleinsatz bei diesem Beispiel beträgt eine Minute, bei einer Frequenz von 130 kHz im sogenannten sweep-Modus des verwendeten Ultraschallwandlers mit einer Schall-Leistung von 2,1 Watt/cm2. Der Abstand der getauchten Schallgeber zur Membran beträgt in diesem Fall 10 cm.The ultrasound application in this example is one minute, at a frequency of 130 kHz in the so-called sweep mode of the ultrasonic transducer used with a sound power of 2.1 watts / cm 2 . The distance of the submerged sounder to the membrane in this case is 10 cm.

Angewandt wurde das Verfahren bei einer Polymermembran aus hydrophilisiertem Polyethersulfon mit einer Trenngrenze von 150 kDalton. Die flachen, parallel angeordneten Membrantaschen (Flachmembranen) hatten einen Abstand von 1,2 cm zueinander.Applied the process was performed on a hydrophilic polymer membrane Polyethersulfone with a cut-off of 150 kDaltons. The flat, parallel membrane pockets (flat membranes) had one Distance of 1.2 cm to each other.

Die Partikelgrafiken in 4 zeigen, dass die Membranen weder einer Zerstörung unterliegen noch die Permeatqualität negativ beeinflusst wird.The particle graphics in 4 show that the membranes are neither subject to destruction nor are the permeate quality negatively affected.

Weiterhin wurde eine Online-Trübungsmessung sowie nach Abschluss der ersten Versuche ein Druckhaltetest durchgeführt. Hier waren keine Membranschäden feststellbar.Farther was an online turbidity measurement as well as after graduation the first attempts a pressure holding test performed. Here no membrane damage was detectable.

Beispiel 2: Handversuch mit USL-Rückspülverfahren.Example 2: Hand test with USL backwashing method.

Die Membran wird mit 30 l/(m2 h) beaufschlagt, das entspricht einer 50% höheren Durchsatzleistung als im oben genannten Beispiel 1. Die Permeabilität wurde hier nicht auf 20°C normiert, da die Temperatur über den kurzen Versuchszeitraum gleich blieb. Die neun Rückspülungen erfolgten in einem Abstand von jeweils ½ Stunde. Es zeigte sich, dass entgegen einem ansonsten leichten Abfall der Permeabilität sofort ein Anstieg der Permeabilität zu verzeichnen ist. Die Werte sind der untenstehenden Tabelle 2 zu entnehmen. Tabelle 2: Permeabilitätsverlauf in Abhängigkeit der Anzahl Rückspülungen mit USL-Verfahren Nummer der USL-Rückspülung Permeabilität [l/(m2 h bar)] 1 115 2 117 3 122 4 133 5 126 6 136 7 131 8 149 9 134 The membrane is charged with 30 l / (m 2 h), which corresponds to a 50% higher throughput than in the above-mentioned Example 1. The permeability was not normalized here to 20 ° C, since the temperature remained the same over the short experimental period. The nine backwashes were carried out at intervals of ½ hour each. It was found that, contrary to an otherwise slight decrease in permeability, there was an immediate increase in permeability. The values are shown in Table 2 below. Table 2: Permeability profile as a function of the number of backwashes with USL method Number of USL backwash Permeability [l / (m 2 h bar)] 1 115 2 117 3 122 4 133 5 126 6 136 7 131 8th 149 9 134

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von lediglich Beispiele darstellenden Figuren erläutert. Es zeigen schematisch:in the The invention will now be described by way of example only Figures explained. They show schematically:

1 eine Aufsicht von oben in den Filtrationstank 3, 1 a top view into the filtration tank 3 .

2 eine Filtrationsvorrichtung mit kombiniertem Ultraschall-Luft-Rückspülverfahren, 2 a filtration apparatus with combined ultrasonic air backwashing method,

3 den Versuchsaufbau einer Beispielanlage zur Demonstration der Effektivität des Verfahrens, 3 the experimental setup of an example plant to demonstrate the effectiveness of the process,

4 die Partikelzahlen im Verlauf des Ultraschall-Versuches und 4 the numbers of particles in the course of the ultrasound experiment and

5 das Ablaufschema des kombinierten Ultraschall-Luft-Rückspülverfahrens. 5 the flow chart of the combined ultrasonic air backwashing.

Detaillierte Beschreibung der FigurenDetailed description the figures

1: Aufsicht von oben in den Filtrationstank 3. Anordnung von Membranmodul 2, bestehend aus mehreren, parallel angeordneten Membrantaschen gleichen Abstands, und Schallgebern 1 zueinander. Diese sind in dem zu filtrierenden Flüssigkeitsgemisch 4 im Filtrationstank 3 eingetaucht. Der Abstand der Schallgeber 1 zum Membranmodul 2 ist variierbar. Ein Membranmodul 2 besteht aus mehreren Membrantaschen. Der Schall wird parallel zur Membranoberfläche einer jeden Membrantasche eingestrahlt. 1 : Top view into the filtration tank 3 , Arrangement of membrane module 2 , consisting of several, parallel membrane pockets of equal spacing, and sound generators 1 to each other. These are in the liquid mixture to be filtered 4 in the filtration tank 3 immersed. The distance of the sounder 1 to the membrane module 2 is variable. A membrane module 2 consists of several membrane pockets. The sound is radiated parallel to the membrane surface of each membrane pocket.

2: Schema der Filtrationsvorrichtung mit kombiniertem Ultraschall-Luft-Rückspülverfahren. Eine Rohwasserpumpe 8 fördert das Rohwasser in einen Vorlagetank 7. Über eine Vorfiltereinheit 6 mit, in diesem Beispiel, Mikrosieben mit einer Durchlassweite von 95 μm wird das Wasser diskontinuierlich über eine Befüllungspumpe 5 in den Filtrationstank 3, der das getauchte Membranmodul 2 enthält, gefördert. Mit 1 sind getauchte Schallgeber bezeichnet, die in den Filtrationstank direkt in der zu filtrierenden Flüssigkeit 4 eingehängt sind. Ihre Lage im Filtrationstank 3 und zum Membranmodul 2 ist 1 zu entnehmen. Während der Filtrationsphase wird das Permeat über die Saugpumpe 10 durch die Membranen des Membranmoduls 2 über die Permeatleitung 9 in den Permeattank 12 gefördert. Während der Rückspülphase wird die Drehrichtung der Saugpumpe 10 umgekehrt und Permeat mit leichtem Überdruck von der Innenseite der Membranen nach Außen in den Filtrationstank 3 gefördert. Während der ersten Phase der Permeatrückspülung wird gleichzeitig ultraschallinduzierte Kavitation erzeugt, die die Abreinigung auf den Membranoberflächen bewirkt. Während der zweiten Phase der Permeatrückspülung wird der Ultraschall abgeschaltet und die Membranen werden äußerlich mit Luftblasen überströmt. Die dafür benötigte Luft wird vom Gebläse 11 zur Verfügung gestellt. Danach beginnt eine neue Filtrationsphase. Die genaue Abfolge des Verfahrens zeigt 5. PIC bezeichnet die an der Permeatleitung angebrachte Druckmessung. FIC bezeichnet die an der Permeatleitung angebrachte Durchflussmessung. Mit PZ ist der Entnahmepunkt 13 bezeichnet, der für die Partikelzählung sowie Trübungsmessung eingerichtet ist. 2 : Scheme of the filtration apparatus with combined ultrasonic air backwashing method. A raw water pump 8th conveys the raw water into a storage tank 7 , About a prefilter unit 6 with, in this example, micro-sieves with a passage width of 95 microns, the water is discontinuous via a filling pump 5 in the filtration tank 3 that dipped the membrane module 2 contains, promoted. With 1 are immersed sound generator referred to in the filtration tank directly in the liquid to be filtered 4 are hung. Your location in the filtration tank 3 and to the membrane module 2 is 1 refer to. During the filtration phase, the permeate is via the suction pump 10 through the membranes of the membrane module 2 via the permeate line 9 into the permeate tank 12 promoted. During the backwash phase, the direction of rotation of the suction pump 10 reversed and permeate with slight overpressure from the inside of the membranes to the outside in the filtration tank 3 promoted. During the first phase of the permeate backwash, ultrasound-induced cavitation is simultaneously generated, which causes the cleaning on the membrane surfaces. During the second phase of the permeate backwashing, the ultrasound is switched off and the membranes are externally overflowed with air bubbles. The air required for this is from the blower 11 made available. After that, a new filtration phase begins. The exact sequence of the procedure shows 5 , PIC denotes the pressure measurement attached to the permeate line. FIC denotes the flow measurement attached to the permeate line. With PZ is the sampling point 13 designated for particle counting and turbidity measurement.

3: Schema des Versuchsaufbaues der Beispielanlage. Eine Rohwasserpumpe 8 fördert das Rohwasser in einen Vorlagetank 7. Über eine Vorfiltereinheit 6 mit, in diesem Beispiel, Mikrosieben mit einer Durchlassweite von 95 μm wird das Wasser diskontinuierlich über Befüllungspumpen 5a und 5b in die Filtrationstanks 3a und 3b, die die getauchten Membranmodule 2a und 2b enthalten, gefördert. Mit 1 sind getauchte Schallgeber bezeichnet, die in den ersten der beiden Filtrationstanks 3a eingehängt sind. Die Anordnung zueinander ist in 1 als Aufsicht in den Filtrationstank dargestellt. Das heißt, dass bei diesem Verfahren das getauchte Membranmodul 2a mit dem kombinierten Ultraschall-Luft-Rückspülverfahren behandelt wird, das andere getauchte Membranmodul 2b, im anderen Filtrationstank 3b, nicht. Die Saugpumpen 10a und 10b ziehen während der Filtrationsphase das Permeat über die Permeatleitungen 9a und 9b im Unterdruck ab, welches in die Permeattanks 12a und 12b gefördert wird. Aus diesen Permeattanks wird auch während der Rückspülphase das Wasser entnommen, bei der die Förderrichtung der Saugpumpen 10a und 10b umgekehrt und das Permeat mit leichtem Überdruck von der Innenseite der Membranen zur Außenseite gedrückt wird. Während dieser Rückspülphase wird das erste Membranmodul zuerst mit ultraschallinduzierter Kavitation behandelt und anschließend mit Luft überströmt, das zweite Membranmodul während der gesamten Rückspülphase nur mit Luft überströmt. Die Luft wird dabei vom Gebläse 11 geliefert. Der Standort PZ der Wasserentnahme für ein Partikelzählgerät und für ein Trübungsmessgerät ist mit 13 gekennzeichnet. PIC bezeichnet die Druckerfassung beim Filtrationsbetrieb (Unterdruck während der Filtrationsphase, Überdruck während der Rückspülphase) und FIC bezeichnet die Erfassung der Durchflussmenge. 3 Scheme of the experimental setup of the example plant. A raw water pump 8th conveys the raw water into a storage tank 7 , About a prefilter unit 6 with, in this example, micro-sieves with a passage width of 95 microns, the water is discontinuous via filling pumps 5a and 5b in the filtration tanks 3a and 3b that the submerged membrane modules 2a and 2 B included, promoted. With 1 are dipped sounders referred to in the first of the two filtration tanks 3a are hung. The arrangement of each other is in 1 shown as a top view in the filtration tank. That is, in this method, the submerged membrane module 2a treated with the combined ultrasonic air backwashing, the other immersed membrane module 2 B , in the other filtration tank 3b , Not. The suction pumps 10a and 10b During the filtration phase, the permeate passes over the permeate lines 9a and 9b in the negative pressure, which in the Permeattanks 12a and 12b is encouraged. From these permeate tanks, the water is removed during the backwashing, in which the conveying direction of the suction pumps 10a and 10b reversed and the permeate is pressed with slight overpressure from the inside of the membranes to the outside. During this backwashing phase, the first membrane module is first treated with ultrasound-induced cavitation and then overflowed with air, the second membrane module overflowed during the entire backwash phase only with air. The air is blown by the blower 11 delivered. The location PZ of the water extraction for a particle counter and for a turbidity meter is with 13 characterized. PIC refers to the pressure detection during filtration operation (negative pressure during the filtration phase, overpressure during the backwash phase) and FIC refers to the detection of the flow rate.

4: Partikelzahlen im Verlauf des Ultraschallversuchs. Die hier sichtbaren Partikelzahlspitzenwerte entstehen durch das Wiederanlaufen der Filtration nach der Rückspülphase. Während der Filtrationsphase erreichen die Partikelzahlen immer wieder die gleichen geringen Werte, was zeigt, dass die Membran weder geschädigt noch ihre Rückhalteleistung bezüglich Partikeln negativ beeinflusst wird. In 30 sind die Partikelzahlen sogar noch geringer geworden gegenüber 20, bei regelmäßiger Behandlung mit ultraschallinduzierter Kavitation und anschließender Luftüberströmung während der Rückspülphase. 4 : Number of particles in the course of the ultrasonic test. The particle number peak values visible here result from the restart of the filtration after the backwashing phase. During the filtration phase, the numbers of particles repeatedly reach the same low values, which shows that the membrane is neither damaged nor negatively affected by its retention power with respect to particles. In 30 the particle numbers have become even lower compared to 20 , with regular treatment with ultrasound-induced cavitation and subsequent air overflow during the backwash phase.

5: Ablaufschema des kombinierten Ultraschall-Luft-Rückspülverfahrens. Dieser Ablaufwiederholt sich ohne Unterbrechung in einem kontinuierlichen Prozeß. Während der Filtrationsphase im Unterdruckbetrieb 100 wird die zu reinigende Flüssigkeit 4 durch die Erzeugung des Unterdruckes der Saugpumpe 10 durch die Membran 2 filtriert. Das Permeat wird dabei über die Permeatleitung 9 in den Permeattank 12 gefördert. Die abgetrennten Schmutzpartikel bleiben an der Oberfläche der Membran 2 zurück. Nach 100, dessen Dauer in Abhängigkeit des Verschmutzungsgrades der zu filtrierenden Flüssigkeit gewählt wird, erfolgt das Umschalten auf Spülen 110. Hierbei wird kein Permeat gefördert, die Pumpe steht einen Moment, bevor ihre Förderrichtung umgekehrt wird. Dies dient in erster Linie der Entspannung der Membran, um sie mechanisch nicht zu stark zu beanspruchen. Anschließend erfolgt die Rückspülung Phase 1: Beschallung mit Ultraschall und Erzeugung von Kavitation während der Permeatrückspülung 120. Es wird gereinigtes Wasser aus dem Permeattank 12 durch die Saugpumpe 10 über die Permeatleitung 9 von der Innenseite auf die Außenseite der Membran gefördert. Gleichzeitig wird über die Tauchschwinger 1 Ultraschall erzeugt, dessen Kavitationsblasen die Reinigung bzw. Lockerung der Schmutzschicht auf den Membranoberflächen bewirken. In der Rückspülung Phase 2: Luftüberströmung während der Permeatrückspülung 130 ist der Ultraschall wieder ausgeschaltet. Stattdessen wird die Membran durch eine mittelblasige Belüftung am Fuße des Moduls mit Luftblasen überströmt, deren Scherwirkung die gelockerten Schmutzpartikel abtragen. Die dafür notwendige Luft liefert das Gebläse 11. 5 : Flow chart of the combined ultrasonic air backwashing method. This process repeats itself without interruption in a continuous process. During the filtration phase in vacuum operation 100 becomes the liquid to be cleaned 4 by generating the negative pressure of the suction pump 10 through the membrane 2 filtered. The permeate is via the permeate line 9 into the permeate tank 12 promoted. The separated dirt particles remain on the surface of the membrane 2 back. To 100 , whose duration is selected depending on the degree of contamination of the liquid to be filtered, the switching to rinsing takes place 110 , In this case, no permeate is promoted, the pump is a moment before its conveying direction is reversed. This serves primarily to relax the membrane so as not to stress it mechanically. This is followed by the backwashing phase 1 : Sonication and cavitation during permeate backwash 120 , It is purified water from the permeate tank 12 through the suction pump 10 via the permeate line 9 conveyed from the inside to the outside of the membrane. At the same time is about the diving oscillator 1 Ultrasound generated whose cavitation bubbles cause the cleaning or loosening of the dirt layer on the membrane surfaces. In the backwashing phase 2 : Air overflow during permeate backwash 130 the ultrasound is switched off again. Instead, the membrane is overflowed by a medium-bubble ventilation at the foot of the module with air bubbles whose shear effect ablate the loosened dirt particles. The necessary air is supplied by the blower 11 ,

Danach erfolgt das Umschalten auf Filtration 140, das analog zu 110 geschaltet wird und demselben Zweck wie dieses in umgekehrter Folge dient.Thereafter, switching to filtration 140 , analogous to 110 is switched and serves the same purpose as this in reverse order.

Anschließend beginnt der Prozeß mit 100 von neuem.Then the process begins with 100 again.

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Claims (8)

Reinigungsverfahren für eine Flüssigkeitsfilteranlage, die mindestens eine in die Flüssigkeit getauchte Membran und mindestens einen Ultraschallwandler in mindestens einem Filtrationstank enthält, gekennzeichnet durch die folgenden, nacheinander erfolgenden Verfahrensschritte, a) Einkopplung von Ultraschall in die zu filtrierende Flüssigkeit bei Rückspülung von Permeat durch die in der zu filtrierenden Flüssigkeit verbleibenden Membranen und b) Gasblasenüberströmung der äußeren Membranoberflächen bei Rückspülung von Permeat durch die in der zu filtrierenden Flüssigkeit verbleibenden Membranen.Cleaning method for a liquid filter system, the at least one membrane immersed in the liquid and at least one ultrasonic transducer in at least one filtration tank contains, characterized by the following, one after the other taking process steps, a) coupling of ultrasound in the liquid to be filtered in backwashing of permeate through the liquid to be filtered remaining membranes and b) gas bubble overflow the outer membrane surfaces during backwashing of permeate through the liquid to be filtered remaining membranes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Membranen hinsichtlich Trennleistung (Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration, Umkehrosmose), Aufbau (Flachmembran, Kapillarmembran, Hohlfasermembran, Rohrmembran, etc.) und Material (polymere, keramische, anorganische Membranen), sowie verschiedene zu filtrierende Flüssigkeiten verwendet werden.Method according to claim 1, characterized in that that different membranes with regard to separation performance (microfiltration, Ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis), construction (flat membrane, Capillary membrane, hollow fiber membrane, tube membrane, etc.) and material (polymeric, ceramic, inorganic membranes), as well as various to be filtered liquids are used. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Membranoberflächen überströmenden Gasblasen Luftblasen sind.Method according to Claims 1 and 2, characterized that the membrane surfaces overflowing Gas bubbles are bubbles. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das System der Aufbereitung von Trinkwasser, Brauchwasser und Wasser für industrielle Zwecke dient.Method according to Claims 1, 2 and 3, characterized that the system of treatment of drinking water, service water and Water is used for industrial purposes. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Herkunft der zu filtrierenden Flüssigkeit Rohwasser (Oberflächenwasser, Grundwasser, Quellwasser, Regenwasser) oder Schmutzwasser (Grauwasser, Abwasser) ist.Method according to Claims 1, 2 and 3, characterized that the origin of the liquid to be filtered raw water (Surface water, groundwater, spring water, rainwater) or dirty water (gray water, sewage). Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für sämtliche industrielle Trennprozesse mit anderen Stoffen als Wasser-Lösungen und Wasser-Gemischen eingesetzt wird.Method according to Claims 1 to 4, characterized that the process for all industrial separation processes with other substances than water solutions and water mixtures is used. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kavitationserzeugenden Ultraschallwandler im Reinigungstank in Form von Tauchschwingern beweglich ausgebildet sind, so dass deren Abstand zur Membran veränderbar ist.Method according to Claims 1 to 6, characterized that the cavitation-generating ultrasonic transducers in the cleaning tank are designed to be movable in the form of submersible oscillators, so that whose distance from the membrane is variable. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Membranen in Trenngefäßen mit außerhalb des Trenngefäßes angebrachten Schallgebern gereinigt werden.Method according to Claims 1 to 6, characterized that membranes in separation vessels with outside cleaned the sounder mounted on the separation vessel become.
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