NL2005473C2 - Werkwijze en inrichting voor het tegengaan van biologische vervuiling. - Google Patents

Description

5

Werkwijze en inrichting voor het tegengaan van biologische vervuiling

De uitvinding betreft een werkwijze voor het voorkomen en/of tegengaan en/of bestrijden van een biologische vervuiling in systemen. In het bijzonder heeft de werkwijze betrekking op het voorkomen van dergelijke 10 vervuiling op membraanoppervlakken.

Om vervuiling van systeemoppervlakken, zoals membraanoppervlakken, reactorwanden en buizen, zoveel mogelijk te voorkomen, worden aan waterige stromen, zoals afvalwater of proceswater, zogeheten anti-scalants of 15 kiemgroeiremmers toegevoegd. Deze toevoegingen reduceren de vervuiling. Een probleem hierbij is dat deze stoffen toegevoegd dienen te worden aan de stroom. Een voorbeeld is de toevoeging van chloordioxide als desinfectiemiddel. Dit werkt kostenverhogend. Een verder relevant probleem is het 20 effect dat deze toevoegingen hebben op het milieu, bijvoorbeeld door de lozing hiervan op het oppervlaktewater.

Een alternatieve uit de praktijk bekende aanpak richt zich op het verwijderen van vervuiling, bijvoorbeeld door gebruik te maken van het spoelen van de oppervlakken.

25 Nadeel hierbij is dat het (productie)proces periodiek stilgelegd wordt om de reiniging uit te voeren. Dit reduceert de efficiëntie van een dergelijk proces.

Een doel van de onderhavige uitvinding is bovenstaande problemen tegen te gaan en daarmee behandeling 30 van stromen, zoals afvalwater, op meer effectieve en efficiënte wijze uit te kunnen voeren.

Dit doel wordt bereikt met de werkwijze voor het tegengaan en/of bestrijden van biologische vervuiling in 2 systemen volgens de uitvinding, de werkwijze omvattende de stappen: - het met veldopwekkende middelen genereren van een elektromagnetisch en/of magnetisch veld; en 5 - het wisselen van polariteit van het veld ter voorkoming en/of bestrijding van het hechten van biologische vervuiling aan een systeemoppervlak.

Biologische vervuiling wordt ook wel aangeduid als "biofouling" of "biological fouling" en betreft de 10 ongewenste accumulatie van micro-organismen zoals protozoa die onder meer relevant zijn in relatie tot legionella, planten, algen en/of dieren op natte oppervlakken.

"Antifouling" betreft het proces van het verwijderen en/of het voorkomen van deze accumulaties.

15 De oppervlakken gevoelig voor "biofouling", ofwel biologische vervuiling, betreffen in het bijzonder een membraanoppervlak. Dit heeft betrekking op onder meer vlakke membranen en spiraal gewonden membranen. Andere oppervlakken zijn echter ook gevoelig voor deze biologische vervuiling, 20 zoals reactorwanden en buiswanden. De onderhavige uitvinding kan worden toegepast op al deze oppervlakken.

Het proces van het biologisch vervuilen van een dergelijk oppervlak betreft in een eerste fase de hechting van hun vuilelement aan een oppervlak, zoals een 25 membraanoppervlak. Dergelijke vuildeeltjes worden bijvoorbeeld gevormd door micro-organismen, planten en algen. Verrassenderwijs is gebleken dat door het aanleggen van een elektromagnetisch en/of magnetisch veld deze initiële fase van de hechting van de vuildeeltjes aan het 30 oppervlak beïnvloed kan worden. Volgens de uitvinders is een mogelijke verklaring hiervoor dat onder normale condities, i.e. zonder het aanleggen van een externe elektromagnetisch en/of magnetisch veld, het aardmagnetisch veld een soort van 3 oriënterend effect vertoond, in het bijzonder tijdens de initiële hechtingsfase. De sterkte van het aardmagnetisch veld ligt in de orde grootte van 3-6-10”5 T. Het aanleggen van een extern elektromagnetisch en/of magnetisch veld heeft 5 derhalve een verstorend effect op deze oriëntatie in de eerste hechtingsfase. Door het wisselen van de polariteit van het externe aangelegde veld wordt een verstorend effect op de vuildeeltjes, en in het bijzonder de hechting daarvan aan het oppervlak zoals een membraanoppervlak, 10 bewerkstelligd. Het is hierbij gebleken dat dit wisselen van de polariteit van het externe aangelegde veld in hoofdzaak een effect heeft op de initiatiefase van de hechting van vuildeeltjes of vervuiling aan een systeemoppervlak. Op deze wijze wordt de initiële hechting tegengegaan. Doordat deze 15 initiële hechting niet, of in ieder geval in mindere mate plaats vindt, zal ook het verdere aangroeien van vervuiling op of aan deze oppervlakken worden gereduceerd. Dit heeft in ieder geval een sterk reducerend effect op de mate van optredende biologische vervuiling. Hiermee wordt 20 bewerkstelligd dat minder of geen zogeheten anti-scalants toegevoegd hoeven te worden en/of het proces minder vaak onderbroken hoeft te worden voor een reinigingsactie.

Tevens kan de werkwijze volgens de uitvinding een curatief of "recovery" effect bewerkstelligen. Door het 25 genereren van een elektromagnetisch en/of magnetisch veld, en het wisselen van de polariteit wordt vervuiling bestreden in een reeds vervuild systeem. Dit effect werkt bij voorkeur samen met het preventieve effect zoals voorgaand beschreven. Hiermee wordt een grote toepasbaarheid van de werkwijze 30 volgens de vinding bewerkstelligd.

In een voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding wordt het veld van polariteit 4 gewisseld met een frequentie in het bereik van 10~2-10 + 6 Hz, bij voorkeur in het bereik van 1-10 Hz.

Door het wisselen van polariteit wordt een verstorend effect op de vuildeeltjes bewerkstelligd. Het is 5 gebleken dat de wisselende velden een verstorend effect hebben op de hechting van dergelijke vuildeeltjes. Dergelijke vuildeeltjes betreffen in het bijzonder bacteriën, en meer in het bijzonder de Pseudomonas die een onderdeel vormt van de familie van Pseudomonads. Deze bacteriën zijn bekend 10 voor het vormen van biofilms op een oppervlak zoals een membraanoppervlak. Met name bij verwerking van waterige vloeistofstromen, zoals afvalwater en proceswater, zijn deze specifieke bacteriën in staat een biofilm te vormen. Het is gebleken dat door het wisselende externe elektromagnetische 15 en/of magnetische veld deze hechting wordt verstoord. Door de wisseling in het genoemde bereik, en met name in het meest specifieke genoemde bereik, wordt een werkbare en efficiënte bestrijding van de hechting bewerkstelligd.

In een voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens 20 de onderhavige uitvinding wordt de polariteit periodiek gewisseld met tussenpozen in het bereik van 10-60500 seconden, bij voorkeur in het bereik van 3600-86500 seconden.

Door de polariteit niet continu en in plaats daarvan periodiek te wisselen, wordt enerzijds een maximale 25 bestrijding en/of vermijding van biologische vervuiling op bijvoorbeeld een membraanoppervlak bewerkstelligd, en wordt anderzijds het additionele gebruik van energie beperkt. Hiermee wordt een efficiënt en effectief proces voor het voorkomen en/of bestrijden van biologische vervuiling 30 gerealiseerd. Het meest ruime bereik komt overeen met een polariteitwissel van elke tien seconden tot eenmaal per week, terwijl het voorkeursbereik een polariteitwissel vertoont van 1 keer per uur tot 1 keer per dag. De optimale 5 intervalperiode tussen twee polariteitwissels hangt mede af van de specifieke condities, zoals de mate van vervuiling van de te behandelen vloeistofstroom. Ook andere condities, zoals temperatuur, stroomsnelheid etc. spelen hierbij een 5 rol.

In een voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding wordt een veldsterkte aangelegd in het bereik van 0-2 Tesla, bij voorkeur 1 mTesla-20 mTesla, en met de meeste voorkeur zo'n 2 mTesla.

10 Door het aanleggen van een extern elektromagnetisch en/of magnetisch veld wordt de oriëntatie van de vuildeeltjes ten opzichte van het oppervlak verstoord, waarmee de initiatiefase van de biologische vervuiling eveneens wordt gestoord. De sterkte van het 15 extern aangelegde veld ligt bij voorkeur boven de sterkte van het eerder genoemde aardmagnetisch veld. Het is in het bijzonder gebleken dat een sterkte van zo'n 2 mTesla een geschikt effect heeft op de verstoring van de initiële fase van de biologische vervuiling, en anderzijds nog goed te 20 realiseren is zonder een enorm energieverbruik te vereisen.

In een verder voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding wordt het veld onder een hoek met het systeemoppervlak voorzien.

Door het voorzien van een hoek tussen het veld en 25 het oppervlak wordt de praktische toepasbaarheid van de werkwijze volgens de uitvinding vergroot aangezien hiermee meer flexibiliteit voor de uitvoering van de vinding ontstaat. Verrassenderwijs is gebleken dat, onder meer afhankelijk van de specifieke vloeistofstroom en het type 30 vervuiling dat daarin aanwezig is, het bewust hanteren van een hoek tussen het veld en het oppervlak ongelijk aan 90 graden een versterkend effect heeft op het voorkomen en/of bestrijden van de biologische vervuiling op bijvoorbeeld het 6 membraanoppervlak. Volgens de uitvinders wordt dit mogelijkerwijs verklaard door een voorkeursoriëntatie van de specifieke vuildeeltjes die door het aanleggen van een hoek afwijkend van 90 graden tussen het veld en het oppervlak zo 5 optimaal mogelijk wordt tegengewerkt. Hiermee wordt de effectiviteit van de werkwijze volgens de vinding verder vergroot.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het voorkomen en/of bestrijden van 10 biologische vervuiling, omvattende elektromagnetische en/of magnetisch veld opwekkende middelen voor het opwekken van een elektromagnetisch en/of magnetisch veld, zodanig dat hechting van biologische vervuiling wordt voorkomen en/of bestreden.

15 Voor een dergelijke inrichting gelden dezelfde voordelen en effecten als voor de werkwijze volgens de uitvinding. Bij voorkeur worden regelmiddelen voorzien voor het aansturen van het veld. De regelmiddelen kunnen onder meer frequentie, amplitude en/of periodiciteit van de 20 polariteit-wisselingen sturen. In een verdere uitvoeringsvorm zijn de regelmiddelen werkzaam verbonden met een meetinstrument voor het meten van de biologische vervuiling. Door het voorzien van meetinformatie over de mate en/of type vervuiling in de waterige vloeistofstroom 25 kan het elektromagnetisch en/of magnetisch veld worden afgestemd op deze gemeten informatie. Hiermee wordt een effectieve en efficiënte inrichting voor het voorkomen en/of bestrijden van biologische vervuiling op een oppervlak, zoals een membraanoppervlak, bewerkstelligd.

30 Verdere voordelen, kenmerken en details van de uitvinding worden toegelicht aan de hand van de voorkeursuitvoeringsvormen daarvan, waarbij wordt verwezen naar de bij gevoegde tekeningen waarin tonen: 7 - Figuur 1 een aanzicht van een membraanoppervlak met vervuiling; - Figuur 2 een uitvoeringsvorm van de uitvinding met een elektromagnetisch veld; 5 - Figuur 3 een alternatieve uitvoeringsvorm met een magnetisch veld; en - Figuur 4 de uitvoeringsvorm uit figuur 3 rond een buis.

10 Een membraan 2 (figuur 1) wordt blootgesteld aan een langsstroming in de richting van pijl A en een doorstroming in de richting van pijl B van een vloeistof waarin vuildeeltjes 4 aanwezig zijn. Vuildeeltjes 4, zoals de bacterie Pseudomonas, hebben de neiging zich met hechting 6 15 te hechten aan een oppervlak van membraan 2.

Een systeem 8 (figuur 2) voor het voorkomen en ook het bestrijden van biologische vervuiling omvat een wisselspanningbron 10 die met behulp van circuit 12 acteert op membraan 2. Hiertoe is een eerste spoel 14 voorzien die 20 met een eerste subcircuit 16 is verbonden aan spanningsbron 10. Spoel 14 is voorzien aan een eerste zijde van membraan 2. In de getoonde uitvoeringsvorm is aan de andere zijde van membraan 2 een tweede spoel 18 voorzien die met behulp van tweede subcircuit 20 eveneens is verbonden met spanningsbron 25 10. Systeem 8 beschikt verder over een regelaar 22 die met behulp van een sensor 24 een meting 26 uitvoert aan het oppervlak van membraan 2 en/of aan de vloeistofstroom om daarmee de mate en/of type vervuiling 4 in te bepalen. Na meting 26 stuurt sensor 24 meetsignaal 28 naar regelaar 22. 30 Op basis hiervan zendt regelaar 22 een stuursignaal 30 naar spanningsbron 10 om daarmee amplitude, frequentie, en/of tussenpozen etc. zo optimaal mogelijk in te stellen. In de getoonde uitvoeringsvorm is spoel 14 onder heen hoek α 8 voorzien. Optioneel is spoel 18 eveneens onder een dergelijke of een andere hoek te voorzien.

Een alternatief systeem 32 (figuur 3) voorziet een soort van wiel 34 draaiend rond het membraan 2. Wiel 34 5 beschikt over een eerste type (N) magneet 36 en een tweede type (Z) magneet 38 die om en om zijn gerangschikt op een wiel 34. Door het laten roteren van wiel 34 wordt een wisselend magnetisch veld gerealiseerd rond membraan 2.

In een verdere toepassing wordt een systeem 40 10 (figuur 4) voorzien rond buis 42. Systeem 40 maakt hierbij gebruik van eerder getoond wiel 34 met de twee typen magneten 36, 38. Hiermee wordt bijvoorbeeld biovervuiling aan de wand van buis 42 tegengegaan.

Voor het voorkomen en/of bestrijden van 15 biologische vervuiling op bijvoorbeeld een membraanoppervlak wordt een biologische vloeistofstroom waarin dergelijke vervuiling aanwezig is ter plaatse van een dergelijk (membraan)oppervlak 2 blootgesteld aan een elektromagnetisch en/of magnetisch veld met behulp van systeem 8, 32, 40.

20 Hierbij wordt met name hechting 6 van vervuiling 4 aan membraan 2 tegengewerkt. Hierbij kan elk van de systemen 8, 32, 40 worden voorzien van een regelaar 22 die de instelwaarden van het elektromagnetisch en/of magnetisch veld vaststelt op basis van informatie over de specifieke 25 vloeistofstroom. Deze specifieke informatie wordt bijvoorbeeld gemeten met behulp van een of meer sensoren 24.

De onderhavige uitvinding is geenszins beperkt tot de bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan. De gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende 30 conclusies, binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn. Zo behoort het nadrukkelijk tot de mogelijkheden om specifieke aspecten van de verschillende getoonde uitvoeringsvormen, bijvoorbeeld in systemen 8, 32, 9 40, met elkaar te combineren. Hierbij kan bijvoorbeeld worden gedacht aan een voorziening van een regelaar 22 bij de magnetische systemen 32, 40.

Claims (10)

1. Werkwijze voor het tegengaan en/of bestrijden van biologische vervuiling in systemen, omvattende de stappen: 5. het met veldopwekkende middelen genereren van een elektromagnetisch en/of magnetisch veld; en - het wisselen van polariteit van het veld ter voorkoming en/of bestrijding van het hechten van biologische vervuiling aan een systeemoppervlak.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het wisselen van polariteit van het veld in hoofdzaak ingrijpt op een initiatiefase van de hechting van vervuiling aan een systeemoppervlak. 15

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarin het systeemoppervlak wordt gevormd door een membraanoppervlak, buiswand en/of reactoroppervlak.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, waarin het veld van polariteit wordt gewisseld met een frequentie in het bereik van 10”2 - 10 + 6 Hz, bij voorkeur in het bereik van 1-10 Hz.

5. Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 1-4, waarin de polariteit periodiek wordt gewisseld met tussenpozen in het bereik van 10-60500 seconden, bij voorkeur in het bereik van 3600-86500 seconden.

6. Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 1-5, waarin een veldsterkte wordt omgelegd in het bereik van 0-2 Tesla, bij voorkeur 1 mTesla - 20 mTesla, en met de meeste voorkeur zo'n 2 mTesla.

7. Werkwijze volgens één of meer van de conclusies 1-6, waarin het veld onder een hoek met een oppervlak wordt voorzien. 5

8. Inrichting voor het voorkomen en/of bestrijden van biologische vervuiling omvattende elektromagnetische en/of magnetisch veld opwekkende middelen voor het opwekken van een elektromagnetisch en/of magnetisch veld, zodanig dat 10 hechting van biologische vervuiling wordt voorkomen en/of bestreden.

9. Inrichting volgens conclusie 8, omvattende regelmiddelen voor het aansturen van het veld. 15

10. Inrichting volgens conclusie 9, waarin de regelmiddelen werkzaam zijn verbonden met een meetinstrument voor het meten van biologische vervuiling.