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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur kontinuierlichen Eindickung von schwerfiltrierbaren Suspensionen in einem Druckbehälter mit Kerzenfilterelementen, bestehend aus einem Bündel von perforierten Rohren als Stützkörper, die um ein geschlossenes Zentralrohr angeordnet und von einem Filtergewebe überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass während der Eindickung der Suspension die Abreinigung der Kerzenfilterelemente durch mindestens einen Rückspülstoss in den mit Rückspülmedium gefüllten und unter Druck stehenden Filterbehälter erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückspülstoss während 1 bis 4 Sekunden erfolgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückspülstoss 2 bis 3 mal erfolgt.
4. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Rückspülmedium Gas, insbesondere Luft verwendet wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Rückspülmedium eine Flüssigkeit verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit aus Filtrat besteht.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückspülmedium in Vibration versetzt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf der eingedickten Suspension über ein Ventil (10) und der Rückspülstoss über Ventile (11,
12) gesteuert wird, wobei die Steuerung der Ventile durch einen Mikroprozessor erfolgt.
9. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schwerfiltrierbare Suspension aus Kaolin Aufschwemmung besteht.
10. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schwerfiltrierbare Suspension aus zellulosehaltigen Abwässern besteht.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Eindickung von schwerfiltrierbaren Suspensionen in einem Druckbehälter mit Kerzenfilterelementen.
Eine grosse Anzahl von schwerfiltrierbaren Substanzen wie Aufschlämmungen von Kaolin in Wasser, Rotschlamm aus der Herstellung von Tonerde, sandhaltigem Frischwas ser und Abwasser, müssen oft auf einen höheren Trocken substanzgehalt aufkonzentriert werden. Das Problem be steht nun darin, dass bei der Filtration solcher Suspensionen eine rasche Verstopfung der Filtergewebe stattfindet und nach kurzer Filtrationszeit die Gewebe gereinigt werden müssen.
Es hat sich nun gezeigt, dass solche Eindick-Filtrationen vorzugsweise auf Kerzenfiltern durchgeführt werden können. Nach der EP-A 66 921 ist ein Kerzenfilter bekannt, des sen Filterkerzen so konstruiert sind, dass das Filtergewebe während der Filtration auf eine mit Vertiefungen versehene
Unterlage gedrückt und bei der Abreinigung durch Gegen druck von diesen Vertiefungen abgehoben wird. Durch diese
Bewegung des Filtergewebes fällt der sich auf dem Gewebe aufgebaute Filterkuchen ab, und das Gewebe selbst wird durch die Bewegung von innen nach aussen ausgewaschen.
Nach der EP-A 77 086 ist auch ein Verfahren zur Reini gung von Kerzenfilterelementen der gleichen Art bekannt, wobei die Abschleuderung des Filterkuchens durch wechsel weise Anwendung von Druck und Vakuum nach beendeter
Filtration erfolgt.
Ein Nachteil der bekannten Verfahren liegt darin, dass vor dem Abwurf des Filterkuchen und dessen Austragung aus dem Behälter, der flüssige Inhalt des Filters abgelassen werden muss.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Eindikkung von schwerfiltrierbaren Suspensionen mit Hilfe eines Kerzenfilters zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mittels eines Kerzenfilters, dessen Filterkerzen aus einem Bündel von perforierten Rohren als Stützkörper bestehen, die um ein geschlossenes Zentralrohr angeordnet und von einem Filtergewebe überzogen sind, gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass während der Eindickung der Suspension die Abreinigung der Kerzenfilterelemente durch mindestens einen Rückspülstoss in den mit Rückspülmedium gefüllten und unter Druck stehenden Filterbehälter erfolgt.
Bei der hier vorgesehenen Abreinigung bleibt das gesamte Flüssigkeitsvolumen im Filterkessel. Für die Abreinigung muss demzufolge der Abreinigungsdruck bzw. der Rückstossdruck grösser sein als der Filtrationsdruck im Kessel, wenn man während der Abreinigung den Kesseldruck nicht entlasten will. Dies ist ebenfalls möglich. Hier kann eine Abreinigung erfolgen, ohne den Filterkessel zu entleeren.
Bei schwerfiltrierbaren Substanzen wie Kaolin-Suspensionen, ist die Filtrationszeit bis zur Abreinigung relativ kurz, da die Filtrationsleistung mit der Filtrationsdauer stark abnimmt. Die Filtrationszeit wird hier auf wenige Minuten eingestellt. In solchen Fällen wird die Filtration und die Abreinigung vorzugsweise durch einen Mikroprozessor automatisch gesteuert.
Trotz kurzen Filtrationszeiten bildet sich während der Filtration ein Filterkuchen auf den Geweben, und zwar von einigen Millimetern Dicke. Dieser Filterkuchen wird durch den Rückstoss vom Gewebe abgeworfen und sinkt nun im Filterkessel langsam nach unten, wo er abgezogen wird.
Je nach der zu filtrierenden Substanz kann der Rückstoss mit Flüssigkeit oder einem Gas, wie Luft erfolgen.
Es hat sich gezeigt, dass auf die beschriebene Art und mit den beschriebenen Filterkerzen Substanzen eingedickt werden können, welche auf den bekannten Filtern praktisch unfiltrierbar sind. Dies ist beispielsweise der Fall bei den als Nullfasern bezeichneten kleinsten Zelluloseteilchen in Abwässern.
Das Verfahren soll anhand einer schematischen Zeichnung erläutert werden.
Die linke Seite der Zeichnung zeigt die Anordnung in der Filtrationsphase; die rechte Seite in der Rückspülphase.
Die Filterkerzen bestehen aus einem Zentralrohr 1, das von einem Bündel perforierter Rohre 2 umgeben ist. Diese Stützrohre 2 sind mit Schlitzöffnungen 3 versehen. Über das ganze Kerzenbündel ist ein Filtergewebe 4 gespannt. Das Filtergewebe 4 ist als Schlauch ausgebildet und weist Durchlassöffnungen von 0,5 bis 40 Mikron auf. Ein oder mehrere solcher Kerzenfilterelemente sind in einem Druckbehälter 6 untergebracht. Dieser ist mit einem Stutzen 7 für die Zufuhr der zu filtrierenden Suspension, einem Stutzen 8 für den Fil trataustritt und einem Stutzen 9 für den eingedickten Aus trag versehen. Der Filtrataustritt kann mit einem Ventil 10 gedrosselt werden. Die Leitung mit Ventil 11 ist für Rückspülflüssigkeit; die Leitung mit Ventil 12 ist für ein Rückspülgas vorgesehen.
In der Zuflussleitung für die Suspension sind die Ventile 13 und 13' vorgesehen.
Im rechten Teil der Figur sind zusätzlich Vibratoren 14 und 15 vorgesehen, die als motorgetriebene Strömungsunter- brecher dienen. Sie haben die Aufgabe die Rückspülmedien, Flüssigkeit oder Luft, zu zerhacken und in Vibration zu versetzen. Das vibrierende Rückspülmedium bewirkt eine einwandfreie Loslösung des Rückstandes vom Filtergewebe.
Im Betrieb tritt gemäss dem linken Teil der Figur die zu
filtrierende Flüssigkeit durch die Ventile 13 resp. 13' in den Filterkessel 6 ein und durchlliesst das Filtergewebe 4 von aussen nach innen. Die Strömungsrichtung ist durch Pfeile angedeutet. Nach Passieren des Gewebes fliesst die Flüssigkeit durch die Schlitzöffnungen 3 der Abflussrohre 2 und dringt im unteren Teil wie durch Pfeile angedeutet in den unteren Teil des Zentralrohres 1 ein. Über das Zentralrohr 1 verlässt das Filtrat über den Stutzen 8 und das Ventil 10 den Behälter 6. Die Feststoffe der Suspension lagern sich als Filterkuchen 5 auf den Geweben 4 ab. Es wird während der Filtration das Filtergewebe 4 stark auf die Oberfläche der Stütz- und Abflussrohre 2 gepresst, so dass es fast die zylindrische Form des Rohrbündels annimmt.
Die rechte Seite der Zeichnung zeigt den Zustand während der Reinigungsphase der Filterelemente. Dabei ist das Zulaufventil 13' und das Ventil 10 für den Filterablauf geschlossen. Der Rückspülstoss kann sowohl mit Filtrat, einer anderen Flüssigkeit oder einem Gas durch Öffnen der Ventile 11 oder 12 erfolgen.
Beim Rückspülstoss wird das Filtergewebe 4 aufgebläht, und der Filterkuchen 5 wird von der Unterlage abgelöst.
Durch die starke Bewegung des Gewebes wird dieses auch von den feinsten Rückständen befreit, welche in den Gewebekreuzungen haften. Durch raschen Unterbruch des Rückspülstosses und das Wiederaufdrücken des Gewebes auf die Filterrohre durch den Druck im Filtergehäuse, wiederholt sich der Reinigungseffekt. Die volle Durchlässigkeit des Gewebes ist wieder gewährleistet.
Die durch die Schwerkraft nach unten sinkenden Rückstände werden durch eine Schleuse aus dem Filterkessel abgelassen oder mittels einer volumetrischen Pumpe 16 entfernt.
Da die Filtrationsphase oft sehr rasch zur Rückspülphase überwechseln muss, wie dies bei sehr schwer filtrierbaren Suspensionen der Fall ist, werden die Ventile 10, 11 und 12 mit einem Mikroprozessor in Sequenz gesteuert.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist in besonders vorteilhafter Weise bei der Eindickung beispielsweise einer Kaolinaufschlämmung von 15% Kaolingehalt auf 30% geeignet.
Hierbei wechselt ein Filtrationszyklus von etwa 3 Minuten mit einem Rückspülzyklus von ca. 1 Sekunde, wobei ein Filterkuchen von 4 bis 5 mm zu entfernen ist. Die Eindickung kann während mehreren Wochen kontinuierlich geführt werden, wobei keine Verstopfung der Filtergewebe und somit kein Abbau der Filterleistung auftritt.
Ähnliche Ergebnisse können bei der Entfernung von zellulosehaltigen Fasern aus dem Abwasser einer zelluloseverarbeitenden Fabrikationsanlage erzielt werden. Hierbei erfolgt nach einem Filtrationszyklus von 10 bis 12 Minuten die Abreinigung mittels Pressluft während 4-5 Sekunden. Die Leistung beträgt über mehrere Wochen konstant 600 - 1000 Liter pro m2 und Stunde.
Auch bei der Aufarbeitung von Rotschlamm werden ähnliche Ergebnisse erzielt.
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PATENT CLAIMS
1. A process for the continuous thickening of difficult to filter suspensions in a pressure vessel with candle filter elements, consisting of a bundle of perforated tubes as a support body, which are arranged around a closed central tube and covered by a filter fabric, characterized in that during the thickening of the suspension the cleaning of the Candle filter elements are carried out by at least one backwashing burst into the filter container filled with backwashing medium and under pressure.
2. The method according to claim 1, characterized in that the backwash pulse is carried out for 1 to 4 seconds.
3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the backwash pulse is carried out 2 to 3 times.
4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that gas, in particular air, is used as the backwashing medium.
5. The method according to claims 1 to 3, characterized in that a liquid is used as the backwashing medium.
6. The method according to claim 5, characterized in that the liquid consists of filtrate.
7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that the backwash medium is set in vibration.
8. The method according to claims 1 to 7, characterized in that the discharge of the thickened suspension via a valve (10) and the backwashing surge via valves (11,
12) is controlled, the valves being controlled by a microprocessor.
9. The method according to claim 1, characterized in that the difficult to filter suspension consists of kaolin suspension.
10. The method according to claim 1, characterized in that the difficult to filter suspension consists of cellulose-containing waste water.
The invention relates to a method for the continuous thickening of difficult to filter suspensions in a pressure vessel with candle filter elements.
A large number of substances that are difficult to filter, such as slurries of kaolin in water, red mud from the production of alumina, fresh water containing sand and waste water, often have to be concentrated to a higher dry matter content. The problem now is that when filtering such suspensions there is a rapid blockage of the filter fabric and after a short filtration time the fabric has to be cleaned.
It has now been shown that such thickened filtrations can preferably be carried out on candle filters. According to EP-A 66 921, a candle filter is known, the filter candles are so constructed that the filter fabric during the filtration onto a recessed
Pressed pad and is lifted by counter pressure from these wells during cleaning. Through this
Movement of the filter fabric, the filter cake built up on the fabric falls off, and the fabric itself is washed out by the movement from the inside out.
According to EP-A 77 086 a method for cleaning candle filter elements of the same type is also known, the centrifuging of the filter cake by alternating use of pressure and vacuum after the end
Filtration takes place.
A disadvantage of the known methods is that the liquid content of the filter has to be drained off before the filter cake is ejected and discharged from the container.
The object of the invention is to provide a method for concentrating suspensions which are difficult to filter with the aid of a candle filter.
This object is achieved according to the invention by a method by means of a candle filter, the filter candles of which consist of a bundle of perforated tubes as support bodies, which are arranged around a closed central tube and are covered by a filter fabric, which is characterized in that during the thickening of the suspension The candle filter elements are cleaned by at least one backwashing burst into the filter container filled with backwashing medium and under pressure.
With the cleaning provided here, the entire liquid volume remains in the filter tank. For cleaning, the cleaning pressure or the recoil pressure must therefore be higher than the filtration pressure in the boiler if you do not want to relieve the pressure in the boiler during cleaning. This is also possible. Cleaning can be carried out here without emptying the filter tank.
In the case of substances that are difficult to filter, such as kaolin suspensions, the filtration time until cleaning is relatively short, since the filtration performance decreases sharply with the duration of the filtration. The filtration time is set to a few minutes here. In such cases, filtration and cleaning are preferably controlled automatically by a microprocessor.
Despite short filtration times, a filter cake is formed on the fabrics during the filtration, and is a few millimeters thick. This filter cake is thrown off the fabric by the recoil and now sinks slowly down in the filter kettle, where it is drawn off.
Depending on the substance to be filtered, the recoil can take place with liquid or a gas such as air.
It has been shown that substances can be thickened in the manner described and with the filter candles described, which substances are practically unfilterable on the known filters. This is the case, for example, with the smallest cellulose particles in waste water called zero fibers.
The method will be explained using a schematic drawing.
The left side of the drawing shows the arrangement in the filtration phase; the right side in the backwash phase.
The filter candles consist of a central tube 1, which is surrounded by a bundle of perforated tubes 2. These support tubes 2 are provided with slot openings 3. A filter fabric 4 is stretched over the entire bundle of candles. The filter fabric 4 is designed as a hose and has passage openings of 0.5 to 40 microns. One or more such candle filter elements are accommodated in a pressure vessel 6. This is provided with a nozzle 7 for the supply of the suspension to be filtered, a nozzle 8 for the Fil emerged and a nozzle 9 for the thickened Aus order. The filtrate outlet can be throttled with a valve 10. The line with valve 11 is for backwashing liquid; the line with valve 12 is provided for a backwash gas.
The valves 13 and 13 'are provided in the inflow line for the suspension.
In the right part of the figure, vibrators 14 and 15 are additionally provided, which serve as motor-driven flow interrupters. They have the task of chopping the backwashing media, liquid or air, and causing them to vibrate. The vibrating backwashing medium ensures a perfect detachment of the residue from the filter fabric.
According to the left part of the figure, this occurs during operation
filtering liquid through the valves 13 and. 13 'into the filter kettle 6 and passes through the filter fabric 4 from the outside to the inside. The direction of flow is indicated by arrows. After passing through the fabric, the liquid flows through the slot openings 3 of the drain pipes 2 and penetrates into the lower part of the central pipe 1 in the lower part, as indicated by arrows. Via the central pipe 1, the filtrate leaves the container 6 via the connector 8 and the valve 10. The solids of the suspension are deposited as filter cake 5 on the fabrics 4. During the filtration, the filter fabric 4 is strongly pressed onto the surface of the support and drain pipes 2, so that it almost takes on the cylindrical shape of the tube bundle.
The right side of the drawing shows the condition during the cleaning phase of the filter elements. The inlet valve 13 'and the valve 10 for the filter outlet are closed. The backwash can be done with filtrate, another liquid or a gas by opening the valves 11 or 12.
During the backwash, the filter fabric 4 is inflated and the filter cake 5 is detached from the base.
The strong movement of the tissue removes even the finest residues that adhere to the tissue crossings. The cleaning effect is repeated by quickly interrupting the backwash pulse and pressing the fabric back onto the filter tubes due to the pressure in the filter housing. The full permeability of the fabric is guaranteed again.
The residues falling down due to gravity are discharged from the filter kettle through a lock or removed by means of a volumetric pump 16.
Since the filtration phase often has to change very quickly to the backwash phase, as is the case with suspensions that are very difficult to filter, the valves 10, 11 and 12 are controlled in sequence with a microprocessor.
The method according to the invention is particularly advantageously suitable for thickening, for example, a kaolin slurry from 15% kaolin content to 30%.
A filtration cycle of about 3 minutes alternates with a backwash cycle of about 1 second, whereby a filter cake of 4 to 5 mm has to be removed. The thickening can be carried out continuously for several weeks, with no clogging of the filter fabric and thus no degradation of the filter performance.
Similar results can be achieved in the removal of cellulose-containing fibers from the wastewater of a cellulose processing manufacturing plant. After a filtration cycle of 10 to 12 minutes, this is cleaned with compressed air for 4-5 seconds. The output is constant 600 - 1000 liters per m2 and hour over several weeks.
Similar results are also achieved in the processing of red mud.