200563. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés idegenanyag tartalmú folyadékok kezelésére membránszűrő készülékkel
5 HU 200563 B 6 7. ábra a 6. ábrához hasonló kiviteli alak kapcsolási rajza, a 8. ábra a 7. ábrához hasonló kiviteli alak kapcsolási rajza, a 9. ábra a találmány szerinti berendezésnek a membránszűrő készülék teljesen folyamatos üzemét biztositó kiviteli alakját mutató kapcsolási rajz, a 10. ábra a 9. ábrához hasonló kiviteli alak kapcsolási rajza, a 11. ábra a 10. ábrához hasonló kiviteli alak kapcsolási rajza, a 12. ábra a 11. ábrához hasonló kiviteli alak kapcsolási rajza, ahol a membránszűrő készülékben a folyadékáramlás iránya szakaszosan változik, és a 13. ábra a találmány szerinti berendezés kétfokozatú kiviteli alakjának kapcsolási rajza. Az ábrákon az azonos, ill. azoios funkciójú elemeket egyező hivatkozási számmal láttuk el. Találmányunk ismertetés előtt az 1. ábra kapcsán röviden összefoglaljuk a membránszűrő készülékek üzemének alapvető jellegzetességeit. A következőkben az egyszerűség okából a sóoldatról fogunk beszélni, és a találmány szerinti megoldást tengervíz sótalanitására alkalmas kiviteli alakok alapján ismertetjük, azonban a találmány, mutatis mutandis, a membránszűrős elválasztástechnika minden alkalmazási területén alkalmazható. Ilyenek pl. az ivóvizek nitráttalanitása, oldatok sűrítése, desztillált viz készítése, szennyvízszűrés. A találmány szerinti megoldás nem korlátozódik vízre, hanem más folyadékoknál, pl. alkoholnál vagy egyéb ipari oldatoknál is alkalmazható. A folyadékban lévő idegen anyag lehet oldott formában (pl. sóoldat), de állhat kolloidrészecskékből vagy igen finom, nem oldódó porból is. Az 1. ábrán egy membránszűrő készülék egy' részlete látható, ahol a kezelendő 2 folyadék csövecskeként kiképzett 1 membránszűrőben áramlik. A készülékben igen nagy számú ilyen csövecske van párhuzamosan kapcsolva. A 4 nyíl a 2 folyadék belépését, az' 5 nyíl a koncentrálódott 2 folyadék (a koncentrátum) kilépését mutatja. Miközben a nagynyomású 2 folyadék az 1 membránszűrő mentén elhalad, az 1 membránszűrőn keresztül 6 permeátum lép ki. A belépő folyadék térfogata megegyezik a kilépő koncentrátum és permeátum térfogatának összegével. A készülék kihozatalának a kilépő permeátum és a belépő folyadék mennyiségének hányadosát nevezzük. Ez 1/n, ha n a belépő folyadék és a permeátum mennyiségének hányadosa. A kimenő átlagos koncentráció, feltéve hogy a permeátum koncentrációja sokkal kisebb a belépő folyadék koncentrációjánál, n xout=xin ----(1) n-1 ahol Xi» a bemenő átlagos koncentráció, n pedig a kihozatal reciproka. Az 1 membránszűrő belső fala közelében kialakuló 3 határréteg bármely helyén az xh koncentráció nagyobb a hely átlagos x koncentrációjánál, azaz XH=tvX, (2) ahol & egynél nagyobb tényező. A folyamatra a 3 határréteg átlagos koncentrációja a mérvadó, amely XHIN+XHOUT xn=----------------=— (xin+xout). (3) 2 2 Behelyettesítve az (1) összefüggést adódik, hogy C' n XM=XIN—— . (1+-----). (4) 2 n-1 A 2. ábrán égj egyszerű ismert megoldás látható. A vizkiemelö 11 szivattyú kis nyomáson áthajtja a kiemelt tengervizet egy 12 vízelökészitó berendezésen, majd a szűrt, előkezelt vizet nagynyomású 13 szivattyú benyomja egy 10 membránszűrő készülékbe, ahol a membránszűrő felületek mentén yégigáramlik. A 10 membránszűrő készülékből a membránszűrő felületeken keresztül tiszta viz lép ki egy permeátum 14 tartályba, a koncentrálódott tengervíz 15 fojtószelepen és 7 koncentrátum kivezető szerven, pl. vezetéken keresztül távozik. Az energiafélvételt főként a nagynyomású 13 szivattyú határozza meg. Csökken az energiafelvétel, ha a tengerbe visszajuttatott koncentrálódott vizet a 15 fojtószelep' helyett - a 3. ábrán szemléltetett ismert módon - 16 vízturbinán keresztül engedjük el. így - bár az alkalmazandó készülékek költségesek és bonyolultak - mód van az elvesző energia egy részének visszanyerésére. Említettük, hogy a 10 membránszűrő készülékben áramló oldat sebessége befolyásolja a határréteg vastagságát, ez csökkenthető a 4. ábra szerinti önmagában ismert visszakeringetés alkalmazásával, amelynél a 10 membránszűrő készülék stacioner üzemű. A 10 membránszűrő készülék koncentrátumot adó kimenete a 16 vízturbina mellett vissza van vezetve a 10 membránszűrő készülék bemenetére egy keringető 17 szivattyú közbeiktatásával. A visszekeringetés növeli a membránszűrő mellett áramló oldat közepes átlagkoncentrációját, mert a 10 membránszűrő készülékbe beáramló oldat átlagkoncentrációja nagyobb, és emiatt nő a szükséges nyomás értéke, de ugyanakkor csökkenti a határréteg vastagságát, ezzel viszont csökkenti a szükséges nyomás értékét. A két ellentétes hatásból optimum adódik.- Az 5. ábra olyan önmagában ismert keringetett megoldást mutat, ahol a 10 membránszűrő készülék periodikus üzemű és a koncentráció leürítése szakaszosan történik. A vízkiemelő 11 szivattyú által önmagában is-5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
