CH452487A - Verfahren zum Reinigen von Filterelementen - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zum Reinigen von Filterelementen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von senkrecht in einem Behälter angeordneten Filterelementen, die mindestens eine Hilfsschicht von feinverteilten Feststoffen tragen, nach der Filtration.



   Es wurde vor einiger Zeit gefunden, dass sich die Entferung von Verunreinigungen aus Flüssigkeiten wesentlich intensivieren lässt, wenn man die Flüssigkeit durch einen Filter laufen lässt, bei dem die Filterfläche eine Hilfsschicht aus einem Ionenaustauscherharz mit   einer Teilchengrösse von 1-250 ct aufweist.   



   Die Reinigung der bei diesem Verfahren benutzten Filtereinrichtungen hat bisher Schwierigkeiten gemacht.



  Normalerweise verwendet man Filterkerzen mit ringförmigem Querschnitt, wobei die eigentlichen Filter aus Baumwoll- oder Nylonstoffen bestehen. Die Filterelemente sind senkrecht in einem Tank angeordnet und bei ihrer Reinigung war es bisher insbesondere schwierig, die unteren Teile des Filters zu reinigen. Das bisher angewandte Reinigungsverfahren bestand darin, dass man gleichzeitig den Filtertank entwässerte und Luft oder Wasser im Gegenstrom durch das Filter leitete. Diese Methode erwies sich zwar als wirksam zum Reinigen der weiter oben gelegenen Teile der Filter, versagte jedoch bei den weiter unten liegenden Teilen.



  Es war daher nach einem Verfahren zu suchen, das mit guter Wirkung das gesamte Filter gleichmässig reinigt
Ziel der Erfindung war daher die Schaffung eines Verfahrens zum Reinigen von senkrecht in einem Behälter angeordneten Filterelementen, die mindestens eine Hilfsschicht von feinverteilten Feststoffen tragen, nach der Filtration.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, dass man ein mindestens teilweise von Flüssigkeit umgebenes Filterelement durch Einleiten eines Gases im Gegenstrom von der daran haftenden   Schicht    befreit, die die abgelöste Schicht enthaltende   Flüssigkeit ablässt und das Filterelement t mittels    Durchleiten einer Flüssigkeit im Gegenstrom nachwäscht.



   Beispiel
Zum Verständnis der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen, die im Teilschnitt ein Filtersystem dargestellt, das sich insbesondere zum Entzug von gelösten und ungelösten Verunreinigungen aus Wasser eignet. Im folgenden wird auch stets auf die Wasserreinigung Bezug genommen, jedoch sei bemerkt, dass das   gleiche Filtersystem sich zur Reinigung g von anderen    Flüssigkeiten, z. B. Zuckerlösungen, Formaldehyd und dergleichen anwenden lässt.



      Das Filtersystem umfasst t einen Filtertank 10, der    eine Zuleitung 12 sowie eine Ableitung 14 aufweist.



  Der Filtertank 10 ist ein zylindrischer Behälter aus Stahl oder dergleichen, dessen Boden und Deckel konvex ausgestaltet ist (11, 13). Der Tank 10 ist unterteilt in eine Zuflusszone 15 und eine Filtratzone 16 durch eine nach unten konvex ausladende Zwischenplatte 17, die im Inneren des Tanks durch Schweissen oder auf andere Weise befestigt ist und die noch zu erwähnenden rohrförmigen Elemente trägt. Die Zuflussleitung 12 tritt durch den Boden 13 in den Tank ein und mündet in die Zuflusszone 15, so dass das gesamte zufliessende Wasser unmittelbar in die Zuflusszone 15 geleitet wird. Die Zuflussleitung 12 ist an der Platte 17 angeschweisst oder auf andere Weise dicht befestigt, so dass eine unmittelbare Verbindung zwischen der Zuflusszone 15 und der Filtratzone 16 ausgeschlossen ist.



   In der Zuflusszone 15 ist eine Vielzahl von Filterelementen 18 angeordnet, die der zufliessende Strom von aussen nach innen passieren muss, bevor er in die Filtratzone 16   abfliessit,    von wo er dann über die Abzugsleitung 14 abgezogen wird. Die Filterelemente 18 sind Filterkerzen mit ringförmigem Querschnitt, also einem hohlen Innenraum. In dem in der Zeichnung angenommenen Fall sind die Filterkörper aus Nylon aufgebaut, obgleich andere natürliche oder synthetische Fasern ebenso gut angewendet werden können. Die Halteeinrichtungen, durch welche die Filterelemente innerhalb des Tanks 10 festgehalten werden, sind in der Zeichnung mit 20 bezeichnet. Ihre Ausgestaltung  kann dem Fachmann überlassen werden.

   Es genügt, zu sagen, dass diese Halteeinrichtungen so ausgestaltet sind, dass sie die Filterkerzen 18, herausnehmbar auf an der Platte 17 angeordneten Stützeinrichtungen 30 ruhend, an Ort und Stelle halten. Zum Einsetzen und Herausnehmen der Filter ist im Tank 17 am oberen Ende ein Mannloch 22 vorgesehen, das durch einen abnehmbaren Deckel 24 verschlossen werden kann.



   Die Stützeinrichtungen oder Filterträger 30 für die Filterkerzen bestehen aus einem kurzen Rohr aus Stahl oder dergleichen, das durch ein Loch in der Platte 17 hindurchgesteckt und mit dieser verschweisst oder auf andere Weise verbunden ist. Die Filterträger 30 verlaufen parallel mit der Längsachse des Filtertanks 10 und verbinden die Zuflusszone 15 mit der Filtratzone 16. Sie bilden die untere Auflage für die Filterkerzen 18, die von oben durch die Halteeinrichtung 20 an Ort und Stelle festgehalten werden.



   Der Filtertank 10 ist ferner versehen mit einem Abzugsstutzen 26 und einem Reserverohrstutzen 28, der im vorliegenden Fall verschlossen ist. Der Abzug kann von beliebiger Konstruktion sein, wobei die Wahl einer geeigneten Abzugseinrichung von der Verwendung des Filtertanks abhängt und dem Fachmann überlassen bleiben kann.



   Im Vorratsgefäss 32 befindet sich eine wässrige Aufschlämmung des zur Erzeugung einer Hilfsschicht bestimmten Filterhilfsmittels, im vorliegenden Fall eines Ionenaustauscherharzes in feiner Verteilung, wobei die Korngrösse zwischen etwa 1 und   250 u    liegt.



  Eine über das Ventil 36 gesteuerte Schlammleitung 34 verbindet das Vorratsgefäss für das Filterhilfsmittel mit der Schlammpumpe 38. Aus der Pumpe 38 führt die Zuführungsleitung 40 zu dem Zuflussrohr 12 zur Füllung des Tankes 10. Der Durchfluss des Schlamms bzw. der Flüssigkeit aus der Pumpe 38 über die Leitung 40 wird gesteuert von einem Ventil 42.



   Das in der Vorrichtung zu reinigende Wasser tritt über die Speiseleitung 44 ein und sein Zufluss wird reguliert durch das Ventil 46. Die Speiseleitung 44 mündet zwischen dem Ventil 42 und dem Zufuhrrohr 12 in die Leitung 40 ein. Die Abzugsleitung 14 aus dem Tank 10 verzweigt sich bei 52 in einem T-stück zu einer Nebenleitung 48 einerseits und einer der Zurückführung des Filterhilfsmittels (s. unten) dienenden Leitung 50. Die Nebenleitung 48 ist verbunden mit in der Zeichnung nicht gezeigten weiteren Einheiten, wie einem Dampfgenerator und dgl. und wird gesteuert durch ein Ventil 54. Die Leitung 50 zur Zurückführung der Filterhilfsmittel mündet in den Vorratstank 32 und weist ein Ventil 56 auf, das die Durchflussgeschwindigkeit der in das Gefäss 32 zurückzuführenden Aufschlämmung regelt.



   Die Rückführungsleitung 50 und die der Zufuhr der Aufschlämmung dienende Leitung 34 sind durch eine Leitung 58 überbrückt, in welche ein Ventil 60 eingeschaltet ist. Das Zuführungsrohr 12 kann mit einer Entwässerungsleitung 62 verbunden werden, die durch das Ventil 64 gesteuert wird.



   Wird die Vorrichtung in Betrieb genommen, so werden die Filterkerzen 18 zunächst an ihrer Aussenseite beschichtet mit der erwähnten Aufschlämmung eines Ionenaustauscherharzes (Teilchengrösse 1-250   set),    das sich als Hilfsschicht an der Aussenseite der Filterelemente 18 ansetzt, durch die später das Wasser in die Filterelemente eindringt. Auf und in der so entstehenden Hilfsschicht baut sich dann später die Filterschicht auf.



   Die erste Stufe des Betriebs besteht demnach in dem Aufbau der Hilfsschicht auf den Filterelementen 18. Zu diesem Zweck füllt man den Filtertank 10 mit möglichst sauberem Wasser, z. B. mit entmineralisiertem Wasser. In dem Vorratsgefäss 32 steht eine Aufschlämmung des Filterhilfsmittels, d. h. des mehrfach erwähnten Ionenaustauscherharzes mit Teilchen von 1-250   u,    in Wasser bereit.



   Während der Hilfsschichtstufe sind sämtliche Ventile geschlossen ausser dem Schlammventil 36, dem   Überführungsventil    42 und dem der Rückführung der Aufschlämmung dienenden Ventil 56. Das Aufbringen der Hilfsschicht wird eingeleitet durch in   Betriebnahme    der Pumpe 38, welche die Aufschlämmung aus dem Vorratsgefäss 32 über Leitung 34 abzieht, und sie dann über die Verbindungsleitung 40 in das Zuflussrohr 12 und damit in dem Filtertank 10 hineindrückt.



  Der Druck der eingepumpten Aufschlämmung drückt die Filter ins Innere der Filterkerzen 18 und weiter durch die Filtratzone 16 und die Abzugsleitung 14 aus dem Filtertank hinaus. Über die Rückleitung 50 erreicht das Wasser bei geöffnetem Ventil 56 dann wieder das Vorratsgefäss 32.



   Da während dieses Kreislaufs immer mehr Aufschlämmung mit der Aussenfläche der Filter 18 in Berührung kommt, setzt sich das feinverteilte Harz zunehmend an der Aussenwand der Filter 18 an und wenn auf diese Weise die Hilfsschichtung der Filterkerzen mit Ionenaustauscherharz die gewünschte Dicke erreicht hat, wird der Kreislauf durch Schliessen des Ventils 36 sowie des Rückführungsventils 56 unterbrochen, während das   Überbrückungsventil    60 geöffnet wird. Die Pumpe 38 läuft weiter bis der zurückgeführte Strom klar ist. Damit ist das Filtersystem zur Behandlung des zu reinigenden Wassers vorbereitet. Die Dicke der Harzfilterhilfsschicht kann sehr verschieden gewählt werden; sie liegt vorzugsweise zwischen 1,6 mm und etwa 5 cm, insbesondere zwischen 3,2 mm und 16 bis 25 mm.



   Nach der Vorbeschichtung der Filter beginnt man mit dem eigentlichen Betrieb dadurch, dass man das Brückenventil 60 und das   Überführungsventil    42 schliesst und das Ventil 54 sowie das   Einspeisungsvenç    til 46 für das Wasser öffnet. Auf diese Weise tritt das zu behandelnde Wasser über die Speiseleitung 44 und das   Zuflussrohr    12 in die Zuflusszone 15 und damit in das Filtersystem ein. Es wird dann durch die vorbeschichteten Filterelemente 18, wo es sich reinigt, nach innen gedrückt und fliesst in   die    Filtratzone 16 ab, aus der es über Leitung 14 abgezogen werden kann.



   Beim Passieren der Hilfsschicht findet in dem zu reinigenden Wasser ein Ionenaustausch statt, wodurch ihm die gelösten Verunreinigungen entzogen werden.



  Bei der Weiterführung des Verfahrens wird eine Filterschicht auf der Harzschicht aufgebaut, die aus den ungelösten Verunreinigungen besteht. Das gereinigte Wasser fliesst über die Filtratzone 16, die Abzugsleitung 14 und den Abzweiger 48 einem Vorratsgefäss zu oder es kommt unmittelbar zur Verwendung.



   Nach einer gewissen Zeit sind die Harze erschöpft und müssen regeneriert oder ausgetauscht werden.



  Wenn dies nötig wird, wird der Filterzyklus unterbrochen, indem man die Ventile 46 und 54 schliesst.



   An dieser Stelle des Prozesses setzt nun das erfin  dungsgemässe    Verfahren zur Reinigung der Filterelemente 18 ein. Hierzu werden zunächst der Abzug 26  und das Entwässerungsventil 64 geöffnet und der Filtertank 10 entwässert. Nach völligem Entwässern wird das   Entwässerungsventil    64 wieder geschlossen. Die Oberfläche der Filterkerzen 18 im leeren Tank 10 ist dann immer noch mit der Hilfsschicht bedeckt. Es wird nun in die Filterkerzen von innen und von ihrem unteren Ende her ein Reinigungsgas derart eingeleitet, dass es die Filter fortlaufend vom unteren zum oberen Ende reinigt. Soll als Reinigungsgas Luft dienen, so öffnet man das Ventil 66 in der Pressluftleitung 68, die mit der Abzugsleitung 14 für den Filtertank 10 in Verbindung steht.

   Die einströmende Pressluft füllt zunächst die Filtratzone 16 aus und dringt dann von innen her in die Filterkerzen 18 ein. Die Zufuhrgeschwindigkeit für die Pressluft beträgt vorzugsweise etwa 90 bis 300 Liter je m2 Filterfläche in der Minute. Gleichzeitig wird dem Tank 10 durch Öffnen des Ventils 70 in der Warmwasserleitung 72 über das Zuflussrohr 12 warmes Wasser von einer Temperatur von etwa 40 bis   900 C    zugeleitet. Die Zuflussgeschwindigkeit für das Wasser wird so eingestellt, dass der Wasserstand je Minute um etwa 5 bis 7,5 cm ansteigt.



   Die in den Filtertank 10 eindringende Pressluft dringt zunächst von innen her durch die unteren Teile der Filter 18, von denen sie die Hilfsschicht und die Filterschicht abdrückt. Das gleichzeitig zugeleitete warme Wasser unterstützt die Reinigung der Filter 18 auf zweierlei Weise: Erstens bildet sich beim Ansteigen des Wassers im Tank an der Filteroberfläche eine bewegte Flüssigkeitszone aus und auf Grund der austretenden Luftblasen werden Zugkräfte auf die Teilchen ausgeübt, die an der Filteroberfläche abgelagert sind; zweitens wird durch das ansteigende Wasser die von den Filterelementen entfernte Filter- und Hilfsschicht mitgetragen und verdünnt. Wenn soviel Wasser zugefügt ist, dass die Filterkerzen 18 völlig darin eintauchen, wird das Ventil 70 geschlossen. Auf diese Weise gelingt es, die Filterkerzen 18 von unten nach oben progressiv zu reinigen.

   Man öffnet dann das Ventil 64 und entwässert den Filtertank 10, d. h. man lässt daraus das warme Wasser und die darin aufgeschwemmten Teile der Hilfsschicht und der Filterschicht ablaufen. Vorzugsweise wird das Ablassen in einer derartigen Geschwindigkeit vorgenommen, dass der Wasserspiegel im Tank je Minute um etwa 10 bis 15 cm fällt.



   Nach Entwässern des Filtertanks 10 wird die Luftzufuhr durch Schliessen des Ventils 66 unterbrochen.



  Die Filter 18 werden dann mit einer geeigneten Flüssigkeit auf übliche Weise nachgewaschen. Zu diesem Zweck wird beispielsweise Waschwasser von innen nach aussen durch die Filter 18 geleitet, wozu man das Ventil 74 in der Waschwasserleitung 76 öffnet. Das Wasser strömt dann in die Filterzone 16 ein, durchdringt die Filterelemente von unten her und erreicht schliesslich die Zone 15, von wo es durch Öffnen des Ventils 64 über 12 und 62 abgezogen wird. Nach Abschluss des Waschwasserkreislaufes werden die Ventile 64 und 74 wieder geschlossen und es kann ein neuer Reinigungsprozess beginnen, bei dem zunächst wieder die Filterelemente 18 mit der Hilfsschicht versehen werden.



   Als Reinigungsgas eignet sich selbstverständlich die im Werk verfügbare Druckluft am besten, jedoch können auch andere Gase benutzt werden, wie Stickstoff, Sauerstoff und dergleichen. Ebenso können neben Wasser natürlich auch andere Flüssigkeiten verwendet werden, z. B. organische Flüssigkeiten, wie Alkohole oder Tetrachlorkohlenstoff, aber auch Lösungen von Reinigungsmitteln oder Seifenlösung. Vorzugsweise soll die Flüssigkeit eine Temperatur von   40-90     C haben.



   Als Ionenaustauscherharz eignen sich besonders gut feste Kationenaustauscherharze, z. B. die Mischpolymerisate aus Divinylbenzol und Styrol, die Acrylsäu  reharze,    die sulfonierten Harze und die Phenolharze.



  Sie können beispielsweise in Form der freien Säuren, der Natriumsalze, der Ammoniumsalze oder der Hydrazine benutzt werden. Besonders geeignet sind Harze vom   Phenol- Formaldehyd-Typus    oder die Mischpolymerisate von Divinylbenzol und Styrol, die Acrylsäureharze und die Epoxydharze. Die Anionenaus  bauscherharze    können z. B. in der Hydroxyd- oder in der Chloridform verwendet werden.



   Ausser den erwähnten oder anderen Kunstharzen mit Ionenaustauschereigenschaften ist das erfindungsgemässe Reinigungsverfahren auch anwendbar, wenn die Hilfsschicht aus anderen Stoffen, wie Diatomeenerde oder ähnlichem dem Fachmann bekanntem Material besteht. Ebenso ist das erfindungsgemässe Verfahren anwendbar auf beliebige andere vertikal angeordnete Filterelemente mit einer Hilfsschicht, z. B. auf Filter des Blatt-Typus und ähnliche.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Reinigen von senkrecht in einem Behälter angeordneten Filterelementen, die mindestens eine Hilfsschicht von feinverteilten Feststoffen tragen, nach der Filtration, dadurch gekennzeichnet, dass man ein mindestens teilweise von Flüssigkeit umgebenes Filterelement durch Einleiten eines Gases im Gegenstrom von der daran haftenden Schicht befreit, die die abgelöste Schicht enthaltende Flüssigkeit ablässt und das Filterelement mittels Durchleiten einer Flüssigkeit im Gegenstrom nachwäscht.

   II. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I bei aus Fasermaterial aufgebauten Filterkerzen mit ringförmigem Querschnitt, die eine Hilfsschicht aus einem feinverteilten Ionenaustauscherharz mit einer Korngrösse von 1-250 b tragen.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man den Spiegel der das Filterelement umgebenden Flüssigkeit während des Gasdurchleitens ansteigen lässt.

   2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Flüssigkeitsspiegel je Minute um etwa 5-10 cm, insbesondere 5-7,5 cm ansteigen lässt.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Reinigungsgas Luft und als Flüssigkeit Wasser mit einer Temperatur von 40-90 C verwendet.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Gasvolumen von 90-300 Liter/m2 Filterfläche pro Minute einleitet.

   5. Anwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass man das Reinigungsgas, vorzugsweise Luft, in das Innere der Filterkerzen von unten her einleitet.