Anschwemmfilter mit durchbrochenem, metallischem Stutzkorper für die Anschwemmschicht
Unter Anschwemmfilter versteht man solche Filter, bei denen für jede Filtrationsperiode eine neue Filtermembran dadurch gebil det wird, dass man eine Charge von in einer Flüssigkeit suspendierten Faserstoffen (wie z. B. Asbest oder Zellulose) oder Filterhilfsmitteln (wie z. B. Kieselgur) auf einem die Filterflächen bildenden porösen Stützkörper anschwemmt. Bei Verwendung von Faserstof- fen benutzte man dabei als Stützkörper vorwiegend Metalldrahtgewebe. Wollte man pulverförmige Filterhilfsmittel, wie z. B.
Kieselgur oder Holzkohle, als Anschwemmasse verwenden, so wurden als Stützkörper meist Filter- tiieher oder Sinterplatten aus Metall, Kunststoff oder keramischen Werkstoffen vorgesehen.
Poröse Stützkörper der letztgenannten Art haben gegenüber Drahtgeweben den Nachteil, dass sie in der Praxis allmählich einer ähn- lichen Verstopfung unterliegen wie eine Filtermembran ohne Anschwemmschicht ; es wandern nämlich immer Schmutzstoffe in einzelne Zonen eines solchen Stützkörpers ein, und an diesen Stellen wird dann während der nachfolgenden Anschwemmoperation kaum noch eine Anschwemmschicht gebildet, so dass eine progressiv ansteigende und schliesslieh eine totale Verstopfung eintritt. Solche Stützkörper müssen daher nach einer Anzahl von Filtrationsperioden ausgebaut, gereinigt oder durch neue Körper ersetzt werden.
Im Gegensatz hierzu stellen die Metall- drahtgewebe einen Stützkörper von sehr hoher Lebensdauer dar. Sie lassen sich jedoch nur als Stützkörper für Fasermassen verwenden und haben ausserdem die für den Anschwemmprozess ungünstige Eigenschaft, dass sie dem Flüssigkeitsdurchlass selbst praktisch keinen Widerstand entgegensetzen ;
infolgedessen bedecken sich während der Anschwemmopera- tion zunächst nur die in unmittelbarer Nähe des Filtratablaufes liegenden Oberflächen- zonen mit Anschwemmasse, und es hängt dann ganz vom Durchlässigkeitsgrad der dort gebildeten Anschwemmschicht ab, ob die Str¯mung der Suspension anschliessend in genü- gendem Masse bis zu den vom Filtratablauf entferntesten Oberfläehenzonen abgedrängt wird, um auch deren vollständige Bedeckung mit Anschwemmasse herbeizuführen. In der Praxis war dieses Ziel immer nur zu errei chen, wenn man mit einem entsprechenden Überschuss an Anschwemmasse arbeitete, sowie -namentlich bei Belegung grosser Filterflä- chen-sehr dichte Anschwemmstoffe (z.
B. die relativ teuere Asbestfaser) verwendete.
Die Erfindung betrifft ein Ansehwemm- filter, bei dem man auch f r sehr grosse Fil terflächen eine gleichmässige Anschwemmschicht auf einem metallischen Stützkörper von hoher Lebensdauer zu erzielen vermag und welcher insbesondere f r die Verwendung der billigen, pulverförmigen Anschwemm stoffe geeignet ist, aber sich bei Bedarf auch mit Faserstoffen betreiben lϯt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass man den zur Hemmung des Flüssigkeitsdurchtrittes erforderlichen Wider- stand im wesentlichen in den Stützkörper selbst verlegen muR, aber gleichzeitig als por¯sen Stützkörper ein Gebilde wählen soll, welches auch auf die Dauer eine Verstopfung ausschlie¯t.
Es wurde nämlich gefunden, dass der Stützkorper für den eigentlichen Filtrationsprozess keineswegs einen so grossen freien Durchlassquerschnitt aufzuweisen braucht, wie ihn die gebräuchlichen Drahtgewebe besitzen (40-70% der Gesamtfläche). Vielmehr genügt für den Filtrationsprozess ein Durch- la¯querschnitt, welcher bei der jeweils vorgesehenen Strömungsgeschwindigkeit nicht viel mehr als die normale Produktionsleistung des Filters durchzulassen vermag.
Das erfindungsgemässe Anschwemmfilter ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stütz- körper f r die Anschwemmschicht aus einem Feinlochblech besteht, dessen freie Durchlassfläche weniger als 15"/o seiner Gesamtfläche beträgt und dessen einzelne, gleichmässig über die Siebfläche verteilten Löcher weniger als 0, 15 mm2 gros sind. Bei einem solchen Stütz- körper sind allerdings 85% der Oberfläche undurchlässige, das heisst tote Flächen, und man könnte annehmen, dass hierdurch die Filterleistung wesentlich herabgesetzt wird.
Wie Versuche aber gezeigt haben, ist dies nicht der Fall, weil nämlich die Anschwemmmasse die gesamte Oberfläche des Stützkörpers mit einer porösen Schicht bedeckt, welche den Abzug des Filtrates durch Querströmung zu den Lochöffomgen hin erlaubt.
Diese Verhältnisse bleiben für den Filtratabzug während der ganzen Filterperiode bestehen, auch wenn die entstehende Schlammschicht mehr und mehr die eigentliche Filtra tionsaufgabe übernimmt. Vielmehr wird dann die Anschwemmschicht von immer reinerem Filtrat durchströmt, woraus sich die nachhaltige Wirksamkeit dieses Filters erklärt ; denn es wird auf diese Weise trotz der wesentlich verkleinerten freien Durchlassfläche des Stützkörpers bis zum Schluss der Filtrationsperiode die Gesamtquerschnittsfläche der Anschwemmschicht zur Filtration herangezogen.
Es ist deshalb möglich, die freie Durchlassfläche des Stützkorpers noch weiter zu verkleinern ; tatsächlich zeigt der Versuch, dass selbst bei einem Feinloehblech mit nur 1 /o freier Durchlassfläche noch die gesamte Filterfläche für den FiltrationsprozeR herangezogen wird.
Es wurde gefunden, dass sich auf Feinlochblechen einwandfreie Ansehwemmschich- ten aus pulverförmigen Anschwemmstoffen, wie z. B. Kieselgur, Aktivkohle oder dergleichen, auch dann aufbauen lassen, wenn die Poren dieses Stützkörpers so groR gewählt sind, dass jede Gefahr einer Verstopfung aus- geschlossen ist. Versuche haben nä. mlich gezeigt, dass Bleche mit Löchern bis etwa 0, 15 mm2 Durchla¯flÏche auch f r faserstofffreie Anschwemmassen verwendet werden kön- nen, deren Körnung viel kleiner als der Lochdurchmesser ist. Die pulverförmigen Stoffe bilden dann über den Löchern feste Brücken, die sich auf den umgebenden ?toten? Zonen verankern und abst tzen.
Diese Brücken bleiben während der ganzen Filtrationsperiode bestehen und brechen nur zusammen, wenn man den Filtervordruck über etwa 1 Atü ansteigen lässt.
Als Feinlochbleche eignen sich besonders die sogenannten Mikro-Siebbleehe . Diese werden bekanntlieh als galvanischer Abdruek von photomechanisch erzeugten Matrizen hergestellt. Gegenüber gewöhnliehen Lochblechen haben sie den Vorteil, dass man ihre Löeher konisch gestalten kann, so dass eine Verstopfung dieser Löeher dann mit Sicherheit vermieden wird, wenn man die engere Offnung der Löeher der Anschwemmsehicht zuwendet.
Verwendet man zum Beispiel ein solches Mi kroloehblech mit 1000 Löehern pro cm2 und gibt diesen Löchern einen Durehmesser von 0, 13 mm (entsprechend einer offenen Siebfläche von etwa 15%), so lϯt sich auf diesem Stützkörper eine Anschwemmung von Kieselgur noch einwandfrei erzeugen, und d man erzielt bei gleicher Filtratqualität mindestens den gleichen Durchsatz je Quadratmeter Filterfläehe wie mit einer dicken und teueren Asbestanschwemmschicht auf einem Drahtgewebe. als Stützkörper. Hierdurch wird die Wirtschaftlichkeit der Anschwemmfiltration entscheidend verbessert.
Die Zeichnung zeigt den stark vergrösser- ten Teilquerschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Anschwemmfilters. Auf dem Tragbleeh 1 liegt das Grobgewebe 2, welches das Feinlochblech 3 abstützt. Dieses ist im regelmässigen Abstand d mit den konischen Lochern 4 ausgerüstet, deren engere öffnung auf der von der Anschwemmsehicht 5 bedeekten Aussenseite des Filters liegt. tuber der Anschwemmsehicht 5 bildet sich während der Filtrationsperiode der Schmutzkuchen 6, aus dem die bereits geklärte Flüssigkeit in Richtung der eingezeicli- neten Pfeile den Lochern 4 von allen Seiten aus zuströmt.
Trotz der Abstützung durch das Grobgewebe 2 neigt das d nne Lochbleeh 3 nat rlich mehr oder weniger dazu, sich unter dem auf der Schicht 6 lastenden Filtervordruck zu verformen und zwischen den einzelnen Stützpunkten durchzubiegen. Diese Neigung lässt sich dadurch vermindern oder praktisch beseitigen, dass man das Feinlochblech 3 einoder beidseitig galvaniseh verchromt. Die entstehende harte Chromsehicht bildet dann eine wirksame Versteifung dieses membranartigen Lochbleches Bei einseitiger Verchro- mung legt man die Chromschicht am besten auf die der Anschwemmsehicht 5 zugewendete Aussenseite, da sie das Lochblech 3 dann gleichzeitig gegen den bei der Reinigung des Filters eintretenden Abrieb unempfindlich macht.
Precoat filter with openwork, metallic support body for the precoat layer
Precoat filters are filters in which a new filter membrane is formed for each filtration period by adding a batch of fibrous materials (such as asbestos or cellulose) or filter aids (such as diatomaceous earth) suspended in a liquid. washed up on a porous support body forming the filter surfaces. When using fiber materials, metal wire mesh was predominantly used as the supporting body. If you wanted powdered filter aids, such as. B.
If kieselguhr or charcoal are used as precoat, filter filters or sintered plates made of metal, plastic or ceramic materials were usually provided as support bodies.
Porous support bodies of the last-mentioned type have the disadvantage compared to wire mesh that in practice they gradually become subject to clogging similar to that of a filter membrane without a precoat layer; This is because contaminants always migrate into individual zones of such a support body, and a precoat layer is hardly formed at these points during the subsequent precoating operation, so that a progressively increasing and finally total blockage occurs. Such support bodies must therefore be removed, cleaned or replaced by new bodies after a number of filtration periods.
In contrast to this, the metal wire mesh represents a support body with a very long service life. However, they can only be used as a support body for fiber masses and also have the property, which is disadvantageous for the precoating process, that they offer practically no resistance to the passage of liquid;
As a result, during the precoating operation, initially only the surface areas in the immediate vicinity of the filtrate run-off are covered with precoat, and it then depends entirely on the degree of permeability of the precoat layer formed there whether the flow of the suspension is then sufficient is pushed to the surface zones furthest away from the filtrate discharge in order to ensure that they are completely covered with precoat. In practice, this goal could only be achieved if you worked with a corresponding excess of precoat and, particularly when large filter areas were occupied, very dense precoat (e.
B. the relatively expensive asbestos fiber) used.
The invention relates to a precoat filter in which a uniform precoat layer can be achieved on a metallic support body with a long service life even for very large filter surfaces and which is particularly suitable for the use of cheap, powdery precoat materials, but can also be used if necessary Operate with fiber.
The invention is based on the knowledge that the resistance required to inhibit the passage of liquid must essentially be placed in the support body itself, but at the same time a structure should be selected as the porous support body which also excludes clogging in the long term.
It was found that the support body for the actual filtration process does not need to have as large a free passage cross-section as the conventional wire mesh has (40-70% of the total area). Rather, a passage cross-section is sufficient for the filtration process which, at the respective intended flow speed, is not able to pass through much more than the normal production output of the filter.
The precoat filter according to the invention is characterized in that the support body for the precoat layer consists of a fine perforated plate, the free passage area of which is less than 15% of its total area and whose individual holes, evenly distributed over the screen area, are less than 0.15 mm2 in size In such a support body, however, 85% of the surface is impermeable, that is, dead areas, and one could assume that this would significantly reduce the filter performance.
As tests have shown, however, this is not the case because the precoat covers the entire surface of the support body with a porous layer which allows the filtrate to be drawn off by cross-flow towards the hole openings.
These conditions remain for the filtrate removal during the entire filter period, even if the resulting sludge layer more and more takes over the actual Filtra tion task. Rather, the alluvial layer is then flowed through by increasingly pure filtrate, which explains the lasting effectiveness of this filter; because in this way the total cross-sectional area of the precoat is used for the filtration in spite of the significantly reduced free passage area of the support body until the end of the filtration period.
It is therefore possible to further reduce the free passage area of the support body; In fact, the experiment shows that even with a perforated sheet metal with only 1 / o free passage area, the entire filter area is still used for the filtration process.
It has been found that perfect coating layers of powdered precoat materials, such as. B. kieselguhr, activated carbon or the like, can be built up even if the pores of this support body are chosen so large that any risk of clogging is excluded. Attempts have next. It has been shown that sheets with holes up to about 0.15 mm2 can also be used for fiber-free precoating compounds whose grain size is much smaller than the hole diameter. The powdery substances then form solid bridges over the holes, which are attached to the surrounding? Dead? Anchor and support zones.
These bridges remain in place during the entire filtration period and only collapse if the filter pressure is allowed to rise above about 1 atm.
So-called micro-sieve sheets are particularly suitable as fine-perforated sheets. These are known to be produced as galvanic prints from photomechanically generated matrices. Compared to conventional perforated sheets, they have the advantage that their holes can be made conical, so that clogging of these holes is definitely avoided if the narrower opening of the holes is turned towards the alluvial layer.
For example, if you use such a perforated sheet metal with 1000 holes per cm2 and give these holes a diameter of 0.13 mm (corresponding to an open sieve area of about 15%), a deposit of kieselguhr can still be produced perfectly on this support body , and d one achieves at least the same throughput per square meter of filter surface with the same filtrate quality as with a thick and expensive asbestos alluvial layer on a wire mesh. as a support body. This decisively improves the economic efficiency of precoat filtration.
The drawing shows the greatly enlarged partial cross section through an exemplary embodiment of the precoat filter according to the invention. The coarse fabric 2, which supports the fine perforated plate 3, lies on the supporting sheet 1. This is equipped with the conical holes 4 at a regular spacing d, the narrower opening of which lies on the outside of the filter covered by the alluvial layer 5. During the filtration period, the dirt cake 6 forms over the alluvial layer 5, from which the already clarified liquid flows into the holes 4 from all sides in the direction of the arrows drawn.
In spite of the support by the coarse fabric 2, the thin perforated sheet 3 naturally tends more or less to deform under the pre-filter pressure on the layer 6 and to bend between the individual support points. This tendency can be reduced or practically eliminated by electroplating the fine perforated plate 3 on one or both sides with galvanized chrome. The resulting hard chrome layer then forms an effective stiffening of this membrane-like perforated plate. With one-sided chrome plating, it is best to place the chrome layer on the outside facing the precoat layer 5, as it then simultaneously makes the perforated plate 3 insensitive to the abrasion that occurs when cleaning the filter.