Verfahren und Vorriehtung zur Reinigung Kolloide und gröbere Dispersionen enthaltender Flüssigkeiten von Verunreinigungen. Die vorliegende Erfindung betrifft. ein Verfahren zur Reinigung Kolloide und grö bere Dispersionen enthaltender Flüssigkeiten von Verunreinigungen durch eine besondere Filtrationsart.
Die Reinigung von Flüssigkeiten mittelst technischer Filtration bezweekt im all < .o@e- meinen, eine Trennung zwischen gröberen und feineren Teilchen herbeizuführen.
Bei solchen Flüssigkeiten, die iiebeii kolloid- oder gröberen dispersen Teilchen, welche im Filtrat zurückgefunden werden sollen, auch Fremdstoffe von ungefähr Über- einstimmender Grössenordnung enthalten, ist eine schnelle und vollkommene Reinigung mittelst technischer Filtration im allgemeinen nicht durchführbar.
Sind die Pore.--1 des Fil termaterials von der Grössenordnung der dis pergierten Teilchen, so werden zwar die Fremdstoffe aus der Flüssigkeit abgeschie den, jedoch verstopft sich das Filtermaterial alsbald; bei grösserer Bemessung der Poren, wobei noch immer Gefahr für Verstopfung droht, gehen die Fremdstoffe zusammen mit den dispergierten Teilchen in das Filtrat über.
Der Zweck der Erfindung ist nun, ein Verfahren zu schaffen, mittelst dessen schnelle und genügende Scheidung zwischen Fremdkörper und dem Rest des zu filtrie renden Materials erzielt werden kann.
Grundsätzlich beruht das Verfahren auf einer auf Adsorption zurückzuführenden Fil tration. Im Gegensatz zu der gewöhnlichen, mechanischen Filtration, bei welcher nur Teilchen, deren Abmessungen grösser als die Porenweite sind, zurückgehalten werden und die A dsorption keine Rolle spielt, wird diese Filtrationsart hier bequemlichkeitshalber als physikalische Filtration bezeichnet.
Die Erfindung beruht auf der über raschenden Beobachtung, dass es möglich ist, kolloid- oder gröber disperse Gebilde ent haltende Flüssigkeiten unter bestimmten, näher anzugebenden Bedingungen restlos durch die Poren oder Maschen einer dünnen Schicht Filtermaterials hindurchzuführeu unter nahezu vollkommener Abscheidung der Fremdstoffe auf dem Filter.
Zur Ausführung dieser physikalischen Filtration müssen zwei Hauptbedingungen erfüllt werden, und zwar: 1. Die zu reinigende Flüssigkeit ist in ruhiger Weise durch die Filtrieroberfläche und entlang dieser Oberfläche zu führen; 2. die Maschenweite des. Filtriermate- rials muss so gewählt werden, dass die dis pergierten Teilchen der kolloidalen Lösung, Emulsion oder Suspension leicht durch die Filterschicht hindurchgehen.
Eine Verbesserung kann noch erzielt erden durch die Verwendung von möglichst viel- und feinfaserigem Material, doch ist dies keine Hauptbedingung; obgleich Filter stoff dieser Art bevorzugt wird, können andere Stoffe, beispielsweise durchlochtes Metall oder feines Drahtnetzgewebe eben falls Verwendung finden.
Der oben erwähnte Unterschied im Be nehmen der dispersen Teilchen einerseits und der Fremdstoffe anderseits ist auf Ad sorption zurückzuführen.
Der Verlauf einer Filtration ist nun bei spielsweise folgender: Vor Anfang der Filtration hat man fest gestellt, welche Kolloide und gegebenenfalls welche grösseren Gebilde durch das Filter material durchgelassen werden sollen. Bei Milch zum Beispiel sollen nicht nur die rein kolloiden Eiweissstoffe, sondern auch die Fettkügelchen, welche einen Durchmesser von 1 bis<I>20</I> @s besitzen, in das Filtrat hinüber gehen.
In diesem Falle wählt man vorzugs weise eine fl=aschenweite von etwa. 200 ,u im Filtermaterial. Sobald die Flüssigkeit in das Filtriergefäss geleitet wird, bildet sich sofort entweder aus den Kolloiden oder aus Aggre gaten derselben, eventuell in koagulierter Form, ein Niederschlag auf dem Filter stoff. J@ nach der Feinheit und der Zahl der freiliegenden Elementarfasern wird sich die Oberfläche dieser Filtriersehicht schneller entwickeln.
Lässt man nun die zu filtrierende Flüssig keit sehr ruhig mit einer Geschwindigkeit von höchstens 1,8 m pro Stunde durch das Filtermaterial hindurchgehen, so werden nicht nur Fremdstoffe (Schlamm), sondern auch ein grösserer oder geringerer Teil etwaig zugegener Bakterienkolonien, welche in Form von Schnüren -(Streptokokken) auf treten, mit der ihr anhaftenden schleimigen Masse auf den Fasern niedergeschlagen, wäh rend die kolloiden Teilchen und auch grösse ren Gebilde, wie zum Beispiel die oben erwähnten Fettkügelchen der Milch, hin durchgehen.
Es ist klar, dass man bei dem weiteren Verlauf der Filtration dafür Sorge zu tragen hat, dass die Schmutzteilchen, welche sich auf dem Filtriermaterial abgesetzt haben, nicht wieder aufgewirbelt werden. Durch eine fortgesetzte ruhige Bewegung der zu reini genden Flüssigkeit durch die Filteroberfläche mit einer linearen Geschwindigkeit, welche geringer ist als etwa. 1,8 m pro Stunde und entlang dieser Oberfläche mit einer 18 Meter pro Stunde nicht übersteigenden Ge schwindigkeit wird dieser Zweck erreicht.
Physikalische Filtrierverfahren, das heisst Filtration durch mehr oder weniger fein ver teilte Stoffe, wie Sand, sind bekannt. Hier bei spielen ebenfalls die in dem zu filtrie renden Material zugegenen Stoffe eine be deutende Rolle, indem selbige sich erst auf das fein verteilte Filtermaterial absetzen müssen, soll der Filter richtig arbeiten. Gegenüber diesem bekannten Verfahren, wobei immer Filterschichtdicken von der Grössenordnung Zentimetern zur Verwen dung gelangen, unterscheidet sich das Ver fahren nach der Erfindung dadurch, dass hierbei Filtermaterial in einer Schichtdicke von der Grössenordnung von Millimetern ver wendet wird.
Hieraus ergibt sich ein Unter schied in der Weglänge, wie auch in der Geschwindigkeit des zu filtrierenden Ma- terials, welch letztere gewöhnlich bei der technischen Filtration, zum Beispiel bei der Sandfiltration bedeutend geringer ist, und zwar etwa 10 cm pro Stunde. Die zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens geeignetenVorrichtungen sind ver schiedenen Bedingungen anzupassen, welche von den gewöhnlichen Filtrierapparaten in der Regel nicht erfüllt werden.
Die Hauptbedingung, welcher solche Ap parate genügen sollen, ist die, dass das zu filtrierende Material den Filterelementen in sehr gleichmässiger und ruhiger Weise zuge führt werden kann. Ohne spezielle Mass nahmen zur Verhütung, da.ss die Filterele mente von einem starken Flüssigkeitsstrome getroffen werden, ist eine Zufuhr von einem einzelnen Punkte aus zu vermeiden.
Diese Bedingung wird nun beispielsweise bei Filterpressen und Beutelfiltern der üb lichen Form nicht erfüllt. Es wird dieser Bedingung genügt, falls ein oder mehrere an sich bekannte Filterelemente in einem Teile eines Filtrierbehälters angeordnet .sind, worin die zu filtrierende Flüssigkeit sich ruhig und langsam bewegen kann. Es ist dann in irgend einer Weise dafür Sorge zii tra-en, dass die Filterelemente sich fortwäh rend unter dem Flüssigkeitsspiegel befinden.
Ein solcher F iltrierapparat kann zum Beispiel aus einen Gefäss bestehen, welches einen Zufuhrraum, dem die zu filtrierende Flüssigkeit zugeführt und ein Filterelemen tenraum, worin sich ein oder mehrere lot- oder wagrecht aufgestellte Filterelement be finden, aufweist, wobei die Filterelemente ausserhalb des Gefässe,; ausmünden.
Als Trennwand zwischen dem Zufuhr raum und dem Filterelementraum kann eine Platte vorgesehen werden, welche die Ver bindung zwischen beiden Räumen zum crrössten Teil abschliesst. Diese Platte, wel- ehe Zoneplatte genannt wird, weil dieselbe eine Abscheidung zwischen der unruhigen Zufuhrzone und der ruhigen Filterelementen zone bildet, wird an einer von den Eigen schaften der zu filtrierenden- Flüssigli:eit be dingten Stelle angeordnet.
Bei solchen Flüssigkeiten,i deren gröbere Dispersionen. .spezifisch leichter sind als die Flüssigkeit selbst, wird die Zufuhrzone vor- zugsweise oberhalb der Filterzone angeordnet. Bei Milch, welche zu dieser Art Stoffe ge hört, geschieht dies zur Vermeidung der Rahmabscheidung während der Filtration.
Bei solchen Flüssigkeiten, deren gröbere Dispersionen spezefisch schwerer sind als die Flüssigkeit selbst, wird die Zufuhrzone vor zugsweise unterhalb der Filterzone angeord net, damit einer. Sedimentation dieser Dis persionen vorgebeugt wird.
Die Poren oder Maschen des Filtermate rials werden in experimenteller Weise den im Filtrat erwünschten Teilchen angepasst.
Des weiteren wird man bei der Konstruk tion des Apparates die Abfuhröffnungen der Filterelemente' derartig in Zusammen hang mit der Art des Filtermaterials, der Flüssigkeit und der Druckhöhe wählen, dass die Geschwindigkeit der Flüssigkeit durch das Filtermaterial hindurch die gestellte Grenze, zum Beispiel 1,8 m. nicht über schreitet. Die Geschwindigkeit der Flüssig keit entlang dem Filtermaterial ist dann be stimmt durch das Verhältnis zwischen ak tiver Oberfläche, Totalumfang und Abstand der Filterelemente (resp. Abstand zwischen Filterelementen und Wand). Diese Abmes sungen werden so gewählt. dass die letzte Geschwindigkeit zum Beispiel nicht mehr als 18 m beträgt.
Die folgende Rechnung zeigt den Zusammenhang zwischen den bei den Geschwindigkeiten und den Filterab messungen.
Es sei: A der in Metern ausgedrückte Abstand 7wischer, je zwei Filterelementen (bezw. der doppelte Abstand zwischen Filterelement und Wand), V die zulässige mittlere Geschwindigkeit der zu filtrierenden Flüssigkeit durch den Filterstoff hindurch in Metern pro Stunde, V' die zulässige mittlere Geschwindigkeit der zu filtrierenden Flüssigkeit entlang den Filterelementen in Metern pro Stunde, 0 die totale wirksame Oberfläche eines Filterelementes in Quadratmetern, L der grösste Ümfang eines Filterele mentes in Metern.
Die Kapazität eines Filterelementes ist nun: O.Y=A.L.Vl woraus sich die Bezeichnung ergibt:
EMI0004.0002
Ist beispielsweise für Milch Y < 1,8 m pro Stunde und V' < 18 m pro Stunde, so findet man für das Verhältnis
EMI0004.0005
Bei nahezu quadratischen Filterelementen gilt weiter die angenäherte Beziehung
EMI0004.0006
wodurch sich die Formel (1) vereinfacht zu:
EMI0004.0008
Zwecks Handhabung einer geeigneten Druckdifferenz in dem Apparate können an sich bekannte Mittel verwendet werden, wie aus den folgenden, in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispielen von Filter apparaten hervorgeht.
Fig. 1 zeigt einen Apparat, bei dem die Filterelemente horizontal gelagert sind. In dem unten konisch zulaufenden Behälter 1 befindet sich ein kreisrunder Behälter 4. w@l- eher mit einem durchlöcherten Boden 5 ver sehen ist. Dieser Boden dient sowohl als Ver stärkung des Behälters 4, wie auch als Schutz für das unter diesem Boden gespannte Filter tuch 6. Die zu reinigende, kolloide Flüssig keit tritt durch das Rohr mit Hahn 7 ein, dessen Ausmündun g sich oberhalb des Bo dens 5 befindet.
Die Abfuhr erfolgt in der Pfeilrichtung durch das Syphonrohr 8, wel ches einerseits in einem kleinen Gefäss 9 und anderseits in dem kleinen Gefäss 10, welches sich in der Überlaufrinne 11 mit Absuhr 19 befindet, mündet.
Man erhöht zweckmässig die Leistungs- fä.liigkeit der beschriebenen Vorrichtung durch Verwendung mehrerer, scheibenför- miger Filterelemeirte 6', wie in der Zeich nung mit punktierten Linien angegeben.
Die Wirkung der beschriebenen Vorrich tung ist nun die folgende: Der Behälter 1 wird durch Einlassha.fin 7 bis oberhalb des Bodens 5 mit der zu reinigen den, kolloiden Flüssigkeit gefüllt, so dass in dem Raume zwischen dem Zylinder 4 und der Wand des Behälters 1 eine kreisrunde Flüssigkeitssäule gebildet wird. Durch Re gelung des Zu- und Ablaufes der Flüssigkeit kann eine beliebige Niveaudifferenz a ein gestellt werden, so dass die Flüssigkeit mit einer gleichbleibenden, genau einstellbaren, mässigen Geschwindigkeit, zum Beispiel 1,8 m pro Stunde, durch den Filterstoff aufsteigt.
Da sich bei dieser langsamen Strömung spezifisch leichtere Bestandteile der kolloiden Flüssigkeit (zum Beispiel der Rahm der Milch) abzuscheiden geneigt sind, wird zur Erhaltung eines homogenen Produktes die obere Flüssigkeit aus dem kleinen Gefäss 9 durch die Überlaufrinne 11 abgeführt.
In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist 13 ein prismatischer Beälter, in welchem einige Filterelemente 14, senkrecht und parallel zu einander aufgehängt sind. Diese Elemente bestehen im wesentlichen, wie auch Fig. 3 zeigt, aus einem in einem Rahmen<B>14'</B> eingefussten Drahtnetz oder Wellenblech 14-. welches von einem Sack l43 aus vorzugsweise faserigem Filterstoff umhüllt ist. Das Draht netz 14\ verhindert. ein Zusammenklappen des Sackes 143.
An der obern Seite ist das Drahtnetz 14'' mit einem Abflussrohr 144, welches mit einer Reihe von Öffnungen 14' versehen ist, verbunden. Das Rohr 144 ruht mit seinem geschlossenen Ende leicht ab nehmbar in einer Spalte 15, während das offene Ende durch die abgedichtete Öffnung 16 in die Abflussrinne 17 mündet. Die Al' - flussöffnungen können selbstverständlich an jeder andern Stelle des Behälters angeordnet werden. Über sämtlichen Filterelementen ist eine Platte 18, vorzugsweise in schwacher Neigung, angeordnet.
An zwei Seiten dieser Platte befinden sich Durchlassöffnungen 19. Die zu reinigende Flüssigkeit wird durch den Einlass 20 in den Behälter 13 eingeführt. Zwecks Vermeidung einer Abscheidung der spezifisch leichteren Stoffe wird der Einlass. 20 auf solcher Höhe angeordnet, dass die Flüssigkeit oben in den Behälter in Bewe gung gehalten wird.
Damit jedoch zur Er zielung einer genügenden Filtration die Flüssigkeit bei der Durchströmung der Filterelemente möglichst ruhig gehalten wird, ist die schräg angeordnete Platte 18 vorgesehen, welche beim Reinigen von Milch ebenfalls zur Vermeidung der Rahmabschei- dung im obern Teil des Behälters 13 an geordnet ist.
Diese Platte 18 scheidet den bewegten, obern Teil der Flüssigkeit ab von dem untern, ruhigen Teil, welcher sich mit einer konstan ten, genau einstellbaren Geschwindigkeit durch das Filtermaterial 143 bewegt und so dann durch die Öffnungen 14' und das Rohr 14' in die Rinne 17 abgeführt wird. An der mit 21 bezeichneten Stelle kann unten an dem Boden ein Zapfhahn angeordnet sein zur Entfernung des sich ansammelnden Schlam mes.
Es ist sehr wichtig, dass der Filtersack 1.43 derart um den Rahmen des Filter elementes 14 angebracht ist, dass jede Mög lichkeit, dass unfiltrierte Flüssigkeit durch die Öffnungen 14' in das Abflussrohr 144 gelangen könnte, ausgeschlossen ist. Dazu reichen die ,Seitennähte des .Sackes nur bis zu dem Punkte, wo der Sack mit dem Rohre 144 in Berührung kommt. Die losen Enden des Sackes werden, wie aus Fig. 3 hervorgeht, nacheinander um das Rohr 144 geschlagen und dermassen zugeschnürt, dass eine zweck mässige Abdichtung erreicht wird.
Da jedes Filterelement einen getrennten Abfluss in der Rinne 17 besitzt, kann man die einzelnen Elemente leicht etwaigen Kon trollversuchen unterwerfen. Wenn es sich dabei zeigt, dass jedes einzelne Element in befriedigender Weise arbeitet, so kann mit Bestimmtheit angenommen werden, dass die gute Wirkung während den nächsten Stunden gesichert ist, weil der Filterstoff indessen n ie i ht mit der Hand oder auf irgend andere Weise berührt wird. Ein weiterer Vorteil.
besteht noch darin, dass bei unrichtigem Funktionieren das betreffende Element aus geschaltet werden kann.
Der gegenseitige Abstand, den die Filter elemente von einander haben, wird derart gewählt, dass bei einer Geschwindigkeit der Flüssigkeit von etwa. 1,8 m pro .Stunde durch die F'iltrieroberfläche eine Z.uströmungsge- schwindigkeit von 18 m pro Stunde entlang ,der Oberfläche der Filterelemente nicht über schritten wird.
In Fig. 4 ist eine Vorrichtung angegeben, worin zwei horizontale Filterelemente in einem durch eine Seitenwand von einer ge sonderten Kammer 23 abgeschlossenen Be hälter angeordnet sind. In diese Kammer 23 münden die mit den Filterelementen verbun denen Rohre 24 aus.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausfüh rungsform fliesst die zu reinigende Flüssig keit, zum Beispiel die Milch, in den Be hälter 13 in gleichförmigem Strom. Dort kann es, namentlich für kleinere Anlagen, er wünscht sein, die Milch unmittelbar aus den Milchkannen in den Behälter 13 zu giessen. Die Milch würde sich dann in heftigen Strudeln um den Rand der vorspringenden Platte bewegen und sodann die Wirkung des Filters beeinträchtigen. Um dieser Störung vorzubeugen, kann die Einrichtung nach Fig. 2 in der in Fig. 5 abgeänderten Form verwendet werden.
Eine Platte 18' ent spricht der Platte 18 in Fig. 2 und ist an dem (obern) Rande mit einem Kragen 25 versehen, während sich in dem obern Teile des Behäl ters ein Trichter 26 befindet. Das Niveau der Milch in dem Behälter befindet sich ober halb der Platte 18' und wird in dieser Lage gehalten, weil der obere Teil des mit dem Filterelement mittelst der Mutter 30 abnehm bar verbundenen, gekrümmten Rohres 2 7 sich über die Platte 18' erhebt. Sowohl bei dieser Einrichtung, wie bei der nach Fig. 2 können mehrere Filterelemente und gekrümmte Rohre 27 vorgesehen sein.
Um auch bei unterbrochenem Betriebe die Filterelemente und die Platte beständig un tergetaucht zu halten (Fig.6), münden die Abfuhrrohre der Filterelemente in einem kleinen Seitenbehälter 17' mit Auslass '32 aus, dessen Überlauf 31 sich oberhalb der Schutz platte 18" befindet. Der Auslass' 32 dient für Kontrollzwecke und ermöglicht die Regulie rung jedes gesonderten Filterelementes.
Der Apparat nach Fig.6 kann, ebenso wie in Fig. 5 angegeben ist, mit einem Trich ter 26 versehen sein, so dass die Flüssigkeit ohne weitere Vorsichtsmassregel in den Appa rat gegossen werden kann.
Es sei noch bemerkt, dass bei den darge stellten Ausführungsbeispielen eine sehr hohen Anforderungen entsprechende Reini gung einer kolloiden Flüssigkeit, wie Milch, ohne Erwärmung der Flüssigkeit oder ohne irgend eine andere Vorbehandlung erreicht werden kann, im Gegensatz zu den bisher üblichen Verfahren und Vorrichtungen, bei denen befriedigende Ergebnisse hauptsäch lich nur 'mit warmer Milch, beispielsweise nach der Pasteurisation, erzielt werden konnten.
Die Bedeutung der Erfindung, namentlich für grosse Betriebe, ergibt sich wohl aus der Tatsache, dass zum Beispiel in einer Molkerei ein Apparat während vier Stunden in einem Zuge 15,000 Liter Milch pro Stunde so voll ständig zu reinigen vermochte, dass die Milch den strengsten Reinheitsansprüchen genügte. Bei einem Kontrollversuch, bei dem ein hal ber Liter der gereinigten Flüssigkeit durch eine Baumwollscheibe von 18 mm Durch messer abgesaugt wurde, ergab sich kein Absatz.
Process and equipment for cleaning colloids and liquids containing coarser dispersions from impurities. The present invention relates to. a process for cleaning colloids and liquids containing larger dispersions from impurities by a special type of filtration.
The purification of liquids by means of technical filtration is generally intended to bring about a separation between coarser and finer particles.
In the case of liquids that contain, in the case of colloidal or coarser dispersed particles which are to be recovered in the filtrate, also foreign substances of approximately the same order of magnitude, rapid and complete cleaning by means of technical filtration is generally not feasible.
If the pores .-- 1 of the filter material are of the order of magnitude of the dispersed particles, the foreign matter will be separated from the liquid, but the filter material will soon clog; If the pores are larger, and there is still a risk of clogging, the foreign matter is transferred to the filtrate together with the dispersed particles.
The purpose of the invention is to create a method by means of which rapid and sufficient separation can be achieved between the foreign body and the rest of the material to be filtered.
Basically, the process is based on a filtration attributable to adsorption. In contrast to the usual mechanical filtration, in which only particles whose dimensions are larger than the pore size are retained and adsorption does not play a role, this type of filtration is referred to here as physical filtration for the sake of convenience.
The invention is based on the surprising observation that it is possible to completely feed liquids containing colloid or coarsely dispersed structures through the pores or meshes of a thin layer of filter material under certain conditions to be specified, with almost complete separation of foreign matter on the filter.
To carry out this physical filtration, two main conditions must be met, namely: 1. The liquid to be cleaned must be passed in a calm manner through the filtering surface and along this surface; 2. The mesh size of the filter material must be selected so that the dispersed particles of the colloidal solution, emulsion or suspension easily pass through the filter layer.
An improvement can still be achieved by using as many and finely fibered material as possible, but this is not a main requirement; Although filter material of this type is preferred, other materials, such as perforated metal or fine wire mesh, can also be used.
The above-mentioned difference in Be take the disperse particles on the one hand and the foreign matter on the other hand is due to adsorption.
The course of a filtration is now, for example, as follows: Before the start of the filtration, it has been established which colloids and, if applicable, which larger structures should be allowed to pass through the filter material. In the case of milk, for example, not only the purely colloidal proteins, but also the fat globules, which have a diameter of 1 to <I> 20 </I> @s, should go over into the filtrate.
In this case, a bottle size of around is preferred. 200, u in the filter material. As soon as the liquid is fed into the filter vessel, a precipitate forms on the filter material either from the colloids or from aggregates of the same, possibly in coagulated form. According to the fineness and the number of exposed elementary fibers, the surface of this filter layer will develop more quickly.
If the liquid to be filtered is allowed to pass through the filter material very calmly at a speed of no more than 1.8 m per hour, not only foreign substances (sludge), but also a larger or smaller part of any bacterial colonies present, which in the form of Strings - (streptococci) occur, with the slimy mass adhering to them deposited on the fibers, while the colloidal particles and larger structures, such as the above-mentioned fat globules in milk, go through.
It is clear that as the filtration continues, care must be taken that the dirt particles that have deposited on the filter material are not whirled up again. Continued quiet movement of the liquid to be cleaned through the filter surface at a linear speed that is less than about. This purpose is achieved at 1.8 m per hour and along this surface at a speed not exceeding 18 meters per hour.
Physical filtration processes, that is, filtration through more or less finely divided substances such as sand, are known. The substances present in the material to be filtered also play a significant role here, as they first have to settle on the finely divided filter material if the filter is to work properly. Compared to this known method, where filter layer thicknesses of the order of centimeters are always used, the method according to the invention differs in that filter material is used in a layer thickness of the order of millimeters.
This results in a difference in the path length as well as in the speed of the material to be filtered, which the latter is usually significantly lower in technical filtration, for example in sand filtration, namely about 10 cm per hour. The devices suitable for carrying out the method described must be adapted to various conditions which are generally not met by conventional filtering apparatus.
The main condition that such apparatus should meet is that the material to be filtered can be fed to the filter elements in a very even and calm manner. Unless special measures are taken to prevent the filter elements from being hit by a strong stream of liquid, supply from a single point should be avoided.
This condition is not met, for example, with filter presses and bag filters of the usual form. This condition is satisfied if one or more filter elements known per se are arranged in a part of a filter container in which the liquid to be filtered can move smoothly and slowly. Care must then be taken in some way to ensure that the filter elements are constantly below the liquid level.
Such a filtering apparatus can consist, for example, of a vessel which has a supply space to which the liquid to be filtered is supplied and a filter element space in which one or more vertically or horizontally positioned filter elements are located, the filter elements being outside the vessel, ; flow out.
As a partition between the supply space and the filter element space, a plate can be provided which closes the connection between the two spaces to the crössten part. This plate, which is called a zone plate because it forms a separation between the unsteady feed zone and the calm filter element zone, is arranged at a location determined by the properties of the liquid to be filtered.
With such liquids, i their coarser dispersions. .are specifically lighter than the liquid itself, the feed zone is preferably arranged above the filter zone. In the case of milk, which belongs to this type of substance, this is done to avoid the cream separation during the filtration.
In the case of liquids whose coarser dispersions are specifically heavier than the liquid itself, the feed zone is preferably net angeord below the filter zone, so that one. Sedimentation of these dispersions is prevented.
The pores or meshes of the filter material are experimentally adapted to the particles desired in the filtrate.
In addition, when constructing the apparatus, the discharge openings of the filter elements will be chosen in connection with the type of filter material, the liquid and the pressure level, so that the speed of the liquid through the filter material exceeds the limit set, for example 1.8 m. does not exceed. The speed of the liquid along the filter material is then determined by the ratio between the active surface, total circumference and distance between the filter elements (or distance between the filter elements and the wall). These dimensions are chosen. that the last speed is not more than 18 m, for example.
The following calculation shows the relationship between the speeds and the filter dimensions.
Let: A be the distance 7wiper expressed in meters, two filter elements each (or twice the distance between filter element and wall), V the permissible mean speed of the liquid to be filtered through the filter material in meters per hour, V 'the permissible mean speed the liquid to be filtered along the filter elements in meters per hour, 0 the total effective surface of a filter element in square meters, L the largest size of a filter element in meters.
The capacity of a filter element is now: O.Y = A.L.Vl from which the designation results:
EMI0004.0002
For example, if Y <1.8 m per hour and V '<18 m per hour for milk, the ratio is found
EMI0004.0005
The approximate relationship continues to apply to almost square filter elements
EMI0004.0006
which simplifies formula (1) to:
EMI0004.0008
For the purpose of handling a suitable pressure difference in the apparatus, means known per se can be used, as can be seen from the following exemplary embodiments of filter apparatuses shown in the drawing Darge.
Fig. 1 shows an apparatus in which the filter elements are mounted horizontally. In the container 1, which tapers conically at the bottom, there is a circular container 4. w @ l- is seen rather with a perforated bottom 5. This floor serves both as a reinforcement for the container 4 and as protection for the filter cloth 6 stretched under this floor. The colloidal liquid to be cleaned enters through the pipe with the tap 7, the mouth of which is above the floor 5 is located.
The discharge takes place in the direction of the arrow through the siphon pipe 8, wel Ches on the one hand in a small vessel 9 and on the other hand in the small vessel 10, which is located in the overflow channel 11 with exhaust 19, opens.
The efficiency of the device described is expediently increased by using several, disk-shaped filter elements 6 ', as indicated in the drawing with dotted lines.
The effect of the device described is now as follows: The container 1 is filled with the colloidal liquid to be cleaned through the inlet port 7 up to above the bottom 5, so that in the space between the cylinder 4 and the wall of the container 1 a circular column of liquid is formed. By regulating the inflow and outflow of the liquid, any level difference a can be set so that the liquid rises through the filter material at a constant, precisely adjustable, moderate speed, for example 1.8 m per hour.
Since specifically lighter components of the colloidal liquid (for example the cream of milk) tend to separate out with this slow flow, the upper liquid is drained from the small vessel 9 through the overflow channel 11 to maintain a homogeneous product.
In the embodiment according to FIG. 2, 13 is a prismatic container in which some filter elements 14 are suspended vertically and parallel to one another. As FIG. 3 also shows, these elements consist essentially of a wire mesh or corrugated sheet 14- embedded in a frame 14 '. which is enveloped by a sack l43 made of preferably fibrous filter material. The wire net 14 \ prevents. collapsing the sack 143.
On the upper side, the wire mesh 14 ″ is connected to a drainage pipe 144 which is provided with a series of openings 14 ′. The tube 144 rests with its closed end easily removable in a column 15, while the open end opens through the sealed opening 16 into the drainage channel 17. The Al 'flow openings can of course be arranged at any other point on the container. A plate 18, preferably at a slight incline, is arranged over all of the filter elements.
There are passage openings 19 on two sides of this plate. The liquid to be cleaned is introduced into the container 13 through the inlet 20. In order to avoid a separation of the specifically lighter substances, the inlet. 20 arranged at such a height that the liquid is kept in motion at the top of the container.
However, so that the liquid is kept as steady as possible as it flows through the filter elements in order to achieve sufficient filtration, the inclined plate 18 is provided, which is also arranged in the upper part of the container 13 when cleaning milk to avoid cream separation.
This plate 18 separates the moving, upper part of the liquid from the lower, quiet part, which moves at a constant, precisely adjustable speed through the filter material 143 and then through the openings 14 'and the pipe 14' into the channel 17 is discharged. At the point indicated by 21, a tap can be arranged at the bottom of the floor to remove the accumulating sludge mes.
It is very important that the filter bag 1.43 is attached to the frame of the filter element 14 in such a way that any possibility of unfiltered liquid entering the drainage pipe 144 through the openings 14 'is excluded. In addition, the side seams of the sack only extend as far as the point where the sack comes into contact with the tube 144. The loose ends of the sack are, as can be seen from FIG. 3, wrapped one after the other around the pipe 144 and tied up in such a way that an expedient seal is achieved.
Since each filter element has a separate drain in the channel 17, the individual elements can easily be subjected to any control attempts. If it turns out that every single element works in a satisfactory way, it can be assumed with certainty that the good effect is ensured for the next few hours, because the filter material is not touched by hand or in any other way becomes. Another advantage.
there is still the fact that if it functions incorrectly, the element in question can be switched off.
The mutual distance that the filter elements have from each other is chosen such that at a speed of the liquid of about. 1.8 m per hour through the filtration surface, an inflow velocity of 18 m per hour along the surface of the filter elements is not exceeded.
In Fig. 4 a device is shown in which two horizontal filter elements are arranged in a container closed by a side wall of a ge separate chamber 23 Be. In this chamber 23 open the verbun with the filter elements which pipes 24 from.
In the embodiment shown in Fig. 2, the liquid to be cleaned flows, for example the milk, into the loading container 13 in a uniform flow. There, especially for smaller systems, he may wish to pour the milk directly from the milk cans into the container 13. The milk would then move in violent vortices around the edge of the projecting plate and then impair the effectiveness of the filter. In order to prevent this disturbance, the device according to FIG. 2 can be used in the form modified in FIG.
A plate 18 'ent speaks the plate 18 in Fig. 2 and is provided on the (upper) edge with a collar 25, while a funnel 26 is located in the upper parts of the Behäl age. The level of the milk in the container is above half the plate 18 'and is kept in this position because the upper part of the curved tube 27, which is detachably connected to the filter element by means of the nut 30, rises above the plate 18'. A plurality of filter elements and curved tubes 27 can be provided both in this device and in that according to FIG.
In order to keep the filter elements and the plate constantly under submerged even when operations are interrupted (FIG. 6), the discharge pipes of the filter elements open into a small side container 17 'with outlet '32, the overflow 31 of which is above the protective plate 18 ". The outlet '32 is used for control purposes and allows the regulation of each separate filter element.
The apparatus according to FIG. 6 can, as is indicated in FIG. 5, be provided with a funnel 26 so that the liquid can be poured into the apparatus without any further precautionary measures.
It should also be noted that, in the exemplary embodiments shown, cleaning of a colloidal liquid, such as milk, corresponding to very high requirements, can be achieved without heating the liquid or without any other pretreatment, in contrast to the previously customary methods and devices where satisfactory results mainly only 'with warm milk, for example after pasteurization, could be achieved.
The importance of the invention, especially for large farms, arises from the fact that, for example, in a dairy, an apparatus was able to clean 15,000 liters of milk per hour for four hours in one go so completely that the milk met the strictest purity requirements . In a control experiment in which half a liter of the cleaned liquid was sucked off through a cotton disc with a diameter of 18 mm, there was no sales.