CN102905769B - 用于过滤流体的方法以及用于执行该方法的过滤设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助于一种由柱形罩壳、同轴地安装在其中的柱形的且穿孔的支撑体、过滤材料、支撑织物、以及位于其中的可移动的反洗装置构成的供使用的反洗过滤设备过滤流体、尤其水状介质的方法，该方法使细颗粒和特细颗粒以及带有黏性的或可压缩的稠度的颗粒能够改进地分离并且允许更高的固体浓度。根据本发明的方法具有以下步骤。a)在支撑体的穿孔中构建滤饼；b)在滤饼处或在其中分离更细的颗粒或带有黏性的或可压缩的稠度的颗粒；c)在达到预定的过滤负荷或最大允许压差之后或在低于最小过滤液体积流量时反洗。本发明的另一方面是一种用于执行该方法的过滤设备，其特征在于，过滤材料由在200Pa压差时带有700-1300l/m2s的透气性的滤布构成。

Description

用于过滤流体的方法以及用于执行该方法的过滤设备
技术领域
本发明涉及一种用于过滤流体、尤其水状介质的方法以及一种用于执行该方法的过滤设备。
背景技术
原理上对于过滤的过程存在四个模型概念(Modellvorstellung)。在此在滤饼过滤、阻塞过滤、深度过滤和横流过滤之间相区别。反洗过滤设备(Rueckspuelfilterapparat)大多用于阻塞过滤、也称为筛网过滤。阻塞过滤说明了该过程，在其中固体颗粒阻塞了过滤介质的孔，不同于在滤饼过滤中，固体颗粒沉积在表面处并且形成厚度增加的滤饼。
这里存在多个结构类型的反洗过滤器，其对应于现有技术但是不是很适合于滤饼形成和高固体含量。如在专利文件US 20060043014中所说明的系统抽吸嘴(Saugduese)反洗过滤器从抽吸嘴至通到旁通流的滤布(Filtergewebe)具有较大距离。该所谓的旁通流直接从未过滤液腔流动到反洗抽取装置并且引起反洗液体损失(其不参与滤布的清洗)。但是该由结构决定的特性是必需的，以使可能存在于介质中的大颗粒能够进入抽吸嘴中。由此导致，在抽吸嘴与滤布之间的距离必须等于直至大于最大颗粒的直径。如果该颗粒不被排出，则积累在过滤液腔中并且最终堵塞过滤器。如果现在允许在该系统处形成滤饼，则将由于更高的反洗液体要求而需要提供更多的冲洗液作为滤液。这导致堵塞过滤器并且不再提供过滤器的功能。
另一反洗过滤设备是如在专利文件US 4415448中所说明的烛式反洗过滤器。在该过滤系统中，在反洗之前颗粒在过滤元件中最不利的位置处于过滤元件的与抽取装置相对的侧面处。在其从滤烛(Filterkerze)中离开之前，在反洗期间作为路径其经过滤烛的整个长度，并且可进入用于反洗液的抽取装置中。抽取装置然后才可旋转至下一元件。
在对此所需的时间期间反洗液通过整个滤烛流出，即也在最有利的颗粒(其在反洗开始时位于滤烛的流入的端部处)的区域中。
在完整地清洗滤烛时由此造成较大的所需的反洗液量，以便彻底地去除所有颗粒。在实践中经常仅清洗烛的一部分。大部分保持受污。因此在这样的过滤系统中，在固体量更大的情况下，如其在形成滤饼的过滤中所存在的那样，反洗液与所产生的滤液的比例变得如此不利，使得大多需要比所提供的更多的滤液。因此不再提供过滤器的功能。
在根据文件EP 0 058 656 A1(Lenzing AG)的过滤设备中，借助于压紧的滑动件(3)实施未过滤液腔(6)相对于筛渣腔(4)的密封(图1)。由此可抑制旁通流。在反洗时整个冲洗液流与过滤方向相反地穿过过滤材料(1)并且因此有助于滤材料的清洗。颗粒必须经过的最长路径(直至其被从系统提出)仅为大约5mm，这相应于穿孔的支撑体(2)的壁厚。接下来颗粒已位于筛渣腔(4)中。由此比类似的系统积累明显更少的反洗介质。在根据文件EP 0 058 656 A1(Lenzing AG)的实施方案中的该过滤系统适用于有粘性的介质的深度过滤并且优选地被装配有由不锈钢纤维构成的无纺物并且使用在纺丝溶液(Spinnloesung)的过滤的范围中。所说明的实施方案不适用于在存在难以过滤的颗粒的情况下低粘性的、水状的介质的过滤。
发明内容
从利用该反洗过滤设备(其主要由柱形罩壳、同轴地安装在其中的柱形的且穿孔的支撑体、过滤材料、支撑织物(Stützgewebe)、以及位于其中的可移动的反洗装置构成)可执行的过滤方法出发，本发明提出一种用于过滤流体、尤其水状介质的方法供使用，该方法使细颗粒和特细颗粒以及带有黏性的或可压缩的稠度(Konsistenz)的颗粒能够改进地分离并且允许更高的固体浓度。
根据本发明的方法具有以下步骤：
a) 在支撑体的穿孔中构建滤饼，
b) 在滤饼处或在其中分离较细的颗粒或者带有黏性的或可压缩的稠度的颗粒，
c) 在达到预定的过滤负荷或最大允许压差之后或在低于最小过滤液体积流量时进行反洗。
另一目的是提供一种用于执行根据本发明的方法的过滤设备。
根据本发明的过滤设备(其由柱形罩壳、同轴地安装在其中的柱形的且穿孔的支撑体、过滤材料、支撑织物、以及位于其中的可移动的反洗装置构成)特征在于，过滤材料由在200 Pa压差时带有700-1300 l/m2s的透气性的滤布构成。
该过滤材料在阻力非常小时允许非常高的过滤流和滤饼的非常迅速的构建。
过滤材料在穿孔的支撑体与支撑织物之间夹紧，其中，过滤材料整面地置于穿孔的支撑体上并且借助于夹紧装置(未示出)在支撑体上绷紧。
在图5a和5b中示出另一合适的过滤材料。其由带有裂口状的开口(33)的特细孔板(Feinstlochblech)(32)构成，其中，开口如在横截面视图(图5b)中那样扩大至过滤液腔并且倒圆角。裂口宽度为5-80微米、优选地10-20微米。自由的过滤面积关于过滤材料的总面积为5-20%、优选地5-10%。过滤方向在图5b中通过箭头来表示。这样的过滤材料同样允许滤饼的非常迅速的构建并且导致改善的可反洗性。
滤饼(在其形成之后)位于支撑体的穿孔中且由此不妨碍反洗方向。
通过压紧的滑动件(Gleitteil)的密封阻止未过滤液(Unfiltrat)的直接流进入筛渣腔中。
附图说明
根据以下说明和图1至4详细阐述本发明。
具体实施方式
图1在横截面中显示了主要的过滤器组成部分的构造。过滤材料(1)处于穿孔的支撑体(2)与支撑织物(未示出)之间。图1的左部显示了在穿孔(8)中构建的滤饼(7)。过滤从未过滤液腔(6)在过滤液腔(5)方向上实现，通过箭头表示。在图1的右部中表示反洗。反洗装置(3)+(4)在水平箭头的方向上来引导。
在根据本发明的过滤器处的滤饼形成的工作方式可根据图1如下示出。在开始时负载有固体的未过滤液被从未过滤液腔(6)按压通过过滤材料(1)到过滤液腔(5)中。粗的颗粒沉积在过滤材料上并且对于较细的颗粒形成支撑层。借助于该支撑层现在也可以使具有远小于过滤材料的孔尺寸的晶粒尺寸的颗粒分离。滤饼(7)在孔(8)中以增长的厚度构造直至达到在未过滤液腔(6)与过滤液腔(5)之间的最大允许压差或者低于最小过滤液体积流量。在完成构建饼之后，现在其可非常简单地且在几秒中利用反洗装置来反洗并且由此过滤面被清洁。反洗装置例如从文件EP 0 056 656 (Lenzing AG)中已知。
图2显示了用于循环引导的方法流程图。如果在未过滤液中仅包含较少的粗颗粒，则用于滤出细颗粒的有效的支撑层缓慢地建立，在开始时实现细颗粒的穿透(Durchschlag)，所谓的初过滤液(Erstfiltrat)或者也称为浑浊冲击(Truebstoss)。但是为了达到带有恒定低的固体浓度的过滤液质量，现在一直循环过滤，直至可建立必要的支撑层且产生更干净的滤液。如果没有细颗粒穿透过滤材料，那么存在必要的支撑层。
对于该过程，现在从未过滤液管路(9)给一个或多个过滤设备(11, 11’, 11’’)供应以未过滤液。如果该方法以多个过滤设备为条件，则该未过滤经过分配管路(10)供应。
在使用唯一的过滤设备时，在开始时还浑浊的滤液直接经由回流管路(13)被引回泵(14)之前(循环)。在使用多个过滤设备时，还浑浊的滤液进入集流管路(12)中并且然后走相同的路径经由回流管路(13)返回泵(14)之前。如果现在通过所建立的支撑层达到所希望的过滤液质量，则关闭相应过滤器的回流管路而开启过滤液管路(15)。
如果未过滤液中的固体由于黏性的或可压缩的稠度仅仅差地或者完全不能利用所使用的过滤材料来过滤并且其由此将在最短时间内导致过滤材料的阻塞，则可配量助滤剂(Filterhilfsmittel)并且由此影响过滤特性。
图3显示了在配量助滤剂的情况下用于方法指导的方法流程图。
对此在浆料容器(16)中准备助滤剂-浆料。浆料通过滤液和助滤剂(17)的混合来制造。助滤剂大多数粉末状地存在并且由此必须被拌入滤液中。对于在过滤设备处的过滤，借助于强制输送的泵(18)送出浆料到在至过滤器(20)的入口中的未过滤液泵(19)之前。助滤剂-浆料的配量直接在过滤器中的反洗结束之后实现。由于在过滤器中的高流动速度，支撑层非常快速地建立。从未过滤液中随流的固体现在可通过支撑层来保留、沉积在支撑层上并且建立滤饼。
从经济学和生态学的观点，尽可能回收助滤剂是有意义的。
合适的助滤剂是带有30微米至200微米的晶粒谱和1500 kg/m3至10000 kg/m3、优选地2000 kg/m3至8000 kg/m3的密度的细沙、金属粉末和其它的细粒的重的粉末，其必须被添加或已经自然存在于未过滤液中，例如在含沙的河水中。
图4显示了用于带有助滤剂回收的方法指导的方法流程图。
为了回收，将循环地积累的反洗液(筛渣(Rejekt))从根据本发明的过滤设备经由筛渣管路(28)引入收集容器(23)中。存在的筛渣由待过滤的介质、待滤出的固体和助滤剂构成。然后借助于泵(24)将筛渣从收集容器送出到分离设备(25)上并且通过密度分离将待滤出的固体从助滤剂中分离。在上游(Oberlauf)(29)取出待滤出的固体而在下游(30)取出助滤剂作为浓缩的浆料。分离可通过诸如在水力旋流器中的离心力来支持。接下来将回收的助滤剂储存在浆料收集容器(26)中。根据需要然后借助于泵(27)在过滤泵(21)之前送出助滤剂。
在带有所添加的助滤剂的方法指导中，在过滤方法开始时将其引入助滤剂回收部中，例如到收集容器(23)中。在过滤的过程中，助滤剂的损失同样通过添加相应的量来补偿。
在使用根据本发明的过滤设备时该方法因此特别有效，因为由于几秒的较低的再生时间且由于仅十分之几毫米的基础冲积部(Grundanschwemmung)的较小厚度，助滤剂的消耗非常少并且可以以非常高的过滤速度来工作。将每过滤面积的体积流量称为过滤速度。
在上面所提及的根据现有技术的过滤系统中，基础冲积层必须具有至少为几毫米的厚度，以确保到处存在均匀的层。该系统的再生在此大多持续若干分钟。
在本发明的意义中固体借助于气体的排出可视为反洗。
在本发明的另一实施方案中，在过滤循环结束之后，借助于工艺气体将保留的流体从未过滤液腔、过滤液腔和筛渣腔中挤出并且接下来利用同一气体来干燥并且气动地排出固体。

Claims (19)

1.一种用于借助于反洗过滤设备过滤流体的方法，所述反洗过滤设备由柱形罩壳、同轴地安装在其中的柱形的且穿孔的支撑体、过滤材料、支撑织物、以及位于其中的可移动的反洗装置构成，所述方法具有以下步骤：
a) 在所述支撑体的穿孔中构建滤饼，
b) 在滤饼处或在其中分离较细的颗粒或带有黏性的或可压缩的稠度的颗粒，
c) 在达到预定的过滤负荷或最大允许压差之后或在低于最小过滤液体积流量时反洗。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在过滤开始时在循环中引导过滤，直至建立需要的支撑层。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由在过滤之前或过滤期间所添加的助滤剂来构建所述滤饼。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用在200 Pa压差时带有700-1300 l/m2s的透气性的滤布作为过滤材料。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于密度分离方法从筛渣中分离出带有30-200微米的晶粒谱的重颗粒并且又送回反洗过滤器之前。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于水力旋流器从筛渣中分离出带有30-200微米的晶粒谱的重颗粒并且又送回反洗过滤器之前。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将重颗粒有针对性地配量给所述过滤方法，所述重颗粒借助于密度分离方法被从所述筛渣中分离并且又被送回所述反洗过滤器之前。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述重颗粒是带有30微米至200微米的晶粒谱和1500 kg/m3至10000 kg/m3的密度的细沙、金属粉末或者其它细粒的重的粉末。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述密度在2000 kg/m3至8000 kg/m3的范围内。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在过滤循环结束之后借助于气体从未过滤液腔、过滤液腔和筛渣腔中挤出保留的流体并且接下来利用同一气体来干燥且气动地排出固体。
11. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体为水状介质。
12.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的过滤设备，其由柱形罩壳、同轴地安装在其中的柱形的且穿孔的支撑体、过滤材料、支撑织物、以及位于其中的可移动的反洗装置构成，其特征在于，所述过滤材料由在200Pa压差时带有700-1300 l/m2s的透气性的滤布构成。
13.根据权利要求12所述的过滤设备，其特征在于，所述滤饼能够构建在所述支撑体的穿孔中，由此不妨碍所述反洗装置。
14.根据权利要求12所述的过滤设备，其特征在于，密封部阻止未过滤液的直接流进入筛渣腔中。
15.根据权利要求12所述的过滤设备，其特征在于，设置有用于将所述过滤材料均匀地绷紧到所述支撑体上的夹紧装置。
16.一种用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法的过滤设备，其由柱形罩壳、同轴地安装在其中的柱形的且穿孔的支撑体、过滤材料、支撑织物、以及位于其中的可移动的反洗装置构成，其特征在于，所述过滤材料由带有裂口状的开口的特细孔板构成。
17.根据权利要求16所述的过滤设备，其特征在于，所述滤饼能够构建在所述支撑体的穿孔中，由此不妨碍所述反洗装置。
18.根据权利要求16所述的过滤设备，其特征在于，密封部阻止未过滤液的直接流进入筛渣腔中。
19.根据权利要求16所述的过滤设备，其特征在于，设置有用于将所述过滤材料均匀地绷紧到所述支撑体上的夹紧装置。
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