DE1442374A1

DE1442374A1 - Method and device for filtration and / or for carrying out sorption reactions

Info

Publication number: DE1442374A1
Application number: DE19641442374
Authority: DE
Inventors: H Mehls Dr Karl F
Original assignee: BERKEFELD FILTER GES und CELLE
Current assignee: BERKEFELD FILTER GES und CELLE
Priority date: 1964-05-25
Filing date: 1964-05-25
Publication date: 1968-11-21
Also published as: GB1067794A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Filtration und/oder zur Durchführung von Sorptionsreaktionen Die Erfindung betrifft ein Verfahretzur Filtration und/oder zur Durchftihrung von Sorptionsreaktionen in einem geschlossenen, beiderseits mit einem Siebboden versehenen, während des Betriebes von unten nach oben durchströmten Behälter.Method and device for filtration and / or implementation of sorption reactions The invention relates to a method of filtration and / or for carrying out sorption reactions in a closed, both sides with provided with a sieve bottom, flowed through from bottom to top during operation Container.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben angegebenen Art anzugeben, bei welchem sich während des Betriebes ein Wirbelbett in dem Filter ausbildet, welches von einer dichten Schicht des Filtermaterials verlagert ist. Gleichzeitig soll dabei die Strömung bei der Rückspülung bzw. bei der Regeneration entgegengesetzt zur Beaufschlagung bei Betrieb, d.h. von oben nach unten erfolgen. Bei Filtern mit zylindrischem Behälter ist die Beaufschlagung entgegen der Schwerkraft bereits bekannt. Es ist auch bekannt, zum möglichst vollständigen Austausch einen Ionenaustauscher in einer Richtung zu beladen und in entgegengesetzter Strömungsrichtung zu regenerieren. Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich zunächst auf Flüssigkeiten, ist aber analog auf Gase anwendbar. Die Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß die Geschwindigkeit der Flüssigkeit längs ihres Weges durch den Behälter zunächst gesenkt und nach Erreichen eines Minimums wieder gesteigert wird, und daß die Strömungsgeschwindigkeiten, die Korngröße, die Eornzusammensetzung und das Flotationsverhalten der Füllung und das Volumen der Füllung im Verhältnis zum Behältervolumen so aufeinander abgestimmt werden, daß bei Betrieb ein Teil der Füllung am oberen Düsenboden des Behälters angeschwemmt ist, unter welchem die Packung zunehmend lockerer wird, so daß im mittleren Bereich ein Umherwirbeln der Körner ermöglicht ist. The invention is based on the object of a method of the above indicated type in which a fluidized bed is created during operation forms in the filter, which shifts from a dense layer of the filter material is. At the same time, the Flow during backwashing or during regeneration opposite to the application during operation, i.e. from above be done down. In the case of filters with a cylindrical container, the admission is already known against gravity. It is also known to be as complete as possible Exchange to load an ion exchanger in one direction and in the opposite direction To regenerate flow direction. The method according to the invention relates initially to liquids, but can be applied analogously to gases. The inventive task becomes solved by the fact that the speed of the liquid along its path through the container is initially lowered and increased again after a minimum has been reached and that the flow velocities, the grain size, the Eorn composition and the flotation behavior of the filling and the volume of the filling in relation to the container volume are coordinated so that a part of the Filling is washed ashore at the upper nozzle bottom of the container, under which the packing becomes increasingly loose, so that the grains swirl around in the central area is made possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft auch so abgewandett werden, daß bei Berieb ein Teil der Füllung auf dell unteren Düsenboden abgelagert bleibt. Bei entsprechender Wahl der Füllung und der Strömungsgeschwindigkeit bleiben die spezifisch schweren und/oder großen Körner unten abgelagert. Ferner kann die Füllung aus Körnern zusammengesetzt werden, die sich auch chemisch und physikalisch unterschiedlich verhalten. The method according to the invention can advantageously also be modified in this way be that when operated a part of the filling is deposited on the lower nozzle base remain. With the appropriate choice of filling and flow rate stay the specifically heavy and / or large grains deposited below. Furthermore, the Filling are composed of grains, which are also chemically and physically behave differently.

Der Druckfilterbehälter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß er im wesentlichen aus zwei mit ihren größeren Içreisflächen zusammengesetzten Kegelstümpfen besteht. The pressure filter container for carrying out the method according to the invention is characterized in that it consists essentially of two with their larger Içreisflächen composed truncated cones.

An einen oder an beide der kegelstumpfförmigen Teile des Filterbehälters kann sich ein zylindrischer Teil anschließe ud/oder es kann zwischen beiden kegelstumpfförmigen Teilen ein zylindrischer Teil eingeschaltet sein. On one or both of the frustoconical parts of the filter canister A cylindrical part can adjoin it and / or it can be frustoconical between the two Split a cylindrical part on.

Nach einer Abwandlung der Erfindung weist der Druckfilterbehälter nur einen kegelstumpfförmigen Teil auf. An eine oder an beide Kreisflächen des Kegelstumpfes kann ein zylindrischer Teil angesetzt sein. According to a modification of the invention, the pressure filter container only has a frustoconical part. On one or both circular surfaces of the truncated cone a cylindrical part can be attached.

In weiterer Fortbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Zuflußleitung und die Abflußleitung zu bzw. von dem Behälter durch eine Umführungsleitung miteinander verbunden sind, in die eine Pumpe eingeschaltet ist. Hierdurch läßt sich ein regelbarer Flüssigkeitsstrom im Kreislauf durch den Filterbehälter führen, wodurch die für die Erzeugung der erfindungsgemäßen Schichtung des Filtermaterials erforderliche Strömungsgeschwindigkeit auch dann aufrecht erhalten werden kann, wenn die Menge der aus der Filteranlage abgezogenen Flüssigkeit sehr weit unter ihren Normalwert absinkt. In a further development of the invention it is proposed that the Inflow line and the outflow line to and from the container through a bypass line are connected to each other, in which a pump is switched on. This lets a controllable flow of liquid can be circulated through the filter container, whereby the for the production of the stratification of the filter material according to the invention required Maintain flow rate even then can be if the amount of liquid withdrawn from the filter system is very high falls far below its normal value.

Ferner kann der Behälter einen Schlammablauftrichter an sich bekannter Art enthalten. Dieser Schlammablauftrichter dient bei der Spülung des Filters zum Zwecke der Reinigung zum bezug des Schlammwasses, er ist zweckmäßig etwa im Bereich der Wirbelzone angeordnet. Furthermore, the container can have a sludge drainage funnel, which is known per se Art included. This sludge drainage funnel is used to rinse the filter Purpose of cleaning for the reference of the sludge water, it is useful about in the area arranged in the vortex zone.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren tritt die Flüssigkeit bei Betrieb zunächst mit einew. Wirkbelbett -bzw. mit einer aufgelockerten Schüttung und dann mit einem rirbelbett - sodann - bei allmählicher Verkleinerung der Abstände zwischen den einzelnen Körnern -mit einer lockeren Packung und schließlich mit einer am oberen Düsenboden fest angeschwemmten Schicht in lwrechselwirkung. In the method according to the invention, the liquid occurs during operation initially with a. Active bed or with a loosened pour and then with a rotary bed - then - with gradual reduction of the distances between the individual grains - with a loose pack and finally with one on top Nozzle bottom firmly alluvial layer in interweaving effect.

Weiter tritt eine Differenzierung des Filterbetts in der Weise ein, daß die schwersten bzw. größten Körner unten lagern bzw. umhervirbeln und die Körnung nach oben zu immer feiner wird. Bei jeder Umkehr der Strömungsrichtung und jedem Abstellen des Filters erfolgt eine erneute Sichtung des Filtermaterials in dieser l. eise. A differentiation of the filter bed also occurs in such a way that that the heaviest or largest grains are stored or swirl around and the grain size becomes finer and finer upwards. With every reversal of the direction of flow and every When the filter is switched off, the filter material in it is sifted again l. ice.

Mit der Erfindung ist eine wirksamere Filtration bzw. Adsorption in kürzerer Zeit und mit einfacheren biitteln als nach dem bekannten Stand der Technik möglich. Dies soll zunächst für die anwendung der Ertindung bei der Filtration im engeren Sinne, d. h. bei der Itückhaltung von in der Flüssigkeit suspendierten Feststoffed, erläutert werden. Durch die charakteristische Schichtung des Filterbettes gemäß der Erfindung mit einem Wirbelbett unter einer festeren Schicht bzw. zwischen zwei festen Schichten, wobei sich die feinsten Körnungen in der festen Schicht oben befinden, werden die jkusbildung einer Filterhaut und von bevorzugten Strömungskanälen gänzlich ausgeschaltet. With the invention is a more effective filtration or adsorption in less time and with simpler ones ask as after the known State of the art possible. This is intended first for the application of the invention filtration in the narrower sense, d. H. while retaining it in liquid suspended solids. Due to the characteristic layering of the filter bed according to the invention with a fluidized bed under a firmer layer or between two solid layers, with the finest grains in the solid Layer on top are the formation of a filter skin and are preferred Flow channels completely switched off.

Ferner wird die Schlammaufnahmefähigkeit um ein Vielfaches gesteigert. Die gröbsten. nteile der in der Flüssigkeit suspendierten Feststoffe setzen sich in der auf dem unteren Filterboden ruhenden, lockeren Schicht mit großem Porenvolumen ab. Die von der Flüssigkeit weiter iortgetragenen Partikel werden bei ihrem Eintritt in die zunehmend fester gepackte obere Schicht abgefangen, wobei sie je nach ihrer Teilchengröße mehr oder weniger weit in diese Schicht eindringen. Im Laufe der Betriebszeit kann durch das nwachsen der oberen und der unteren Schicht infolge Schlammaufnahme die dazwischen befindliche Wirbelschicht mehr und mehr eingeengt werden. Hieraus ist ersichtlich, daß durch die Erfindung eine enorme Steigerung des Volumens für die Feststoffaufnahme gegeben ist. Der Wert der Erfindung wird noch dadurch gesteigert, daß die Feinreinigung von der feinen Körnung am oberen Düsenboden übernommen wird, die durch gröbere Feststoffteilchen nicht belastet werden, da diese bereits im unteren Bereich des Filters aufgefangen wurden.Furthermore, the sludge absorption capacity is increased many times over. The coarsest. Part of the solids suspended in the liquid will settle in the loose layer with a large pore volume resting on the lower filter floor away. The particles carried further by the liquid are when they enter trapped in the increasingly tightly packed upper layer, depending on their Particle size penetrate more or less far into this layer. During the operating time can be caused by the growth of the upper and lower layers as a result of sludge absorption the fluidized bed in between are more and more narrowed. From this it can be seen that by the invention an enormous increase in the volume for the Solid uptake is given. The value of the invention will still be increased by the fact that the fine cleaning of the fine grain on the upper nozzle bottom is taken over, which are not burdened by coarser solid particles, as these have already been caught in the lower area of the filter.

Die Ausbildung des Filterbettes kann variiert werden, je nachdem wie weit die Menge der Füllung das Volumen des Behälters ausfüllt. Ist der Behälter fast mit Filtriermaterial gefüllt, so wird sich im mittleren Teil des Behälters statt der Wirbelzone eine lockere Pakkung ausbilden Die gesamte Füllung bleibt jedoch gesichtet und aufgelockert. The design of the filter bed can be varied, depending on the situation how far the amount of filling fills the volume of the container. Is the container almost filled with filter material, it will be in the middle part of the container form a loose packing instead of the vortex zone. However, the entire filling remains sighted and loosened up.

Bei der Durchführung von Sorptionsreaktionen zeiohnet sich die Erfindung durch folgende Vorteile aus Wegen der Regeneration in zum Betrieb entgegengesetzter Strömungsrichtung wird der bereits bekannte Vorteil erreicht, daß die im Betrieb zuletzt durchströmte Schicht des Filters, die dementsprechend am wenigsten erschöft ist, mit der frischesten Regenerationssole in Wechselwirkung tritt und dadurch vollständig regeneriert wird. Ferner läßt sich Rbgenerationsmittel einsparen, wenn die in einer Schicht desorbierten Ionen oder Verbindungen auf die danach durchflossenen Anteile des Bettes regenerierend wirken. Wie ht der Rtekhaltung suspendierter Materie findet auch eine Auflockerung der Austauschermasse statt, die den Sorptionsvorgang begünstigt. The invention is useful in carrying out sorption reactions due to the following advantages: Because of the regeneration in the opposite to the operation Direction of flow, the already known advantage is achieved that in operation The last layer of the filter through which air flows, which is accordingly the least exhausted is, interacts with the freshest regeneration brine and is therefore complete is regenerated. Furthermore, Rbgenerationsmittel can be saved if the in one Layer of desorbed ions or compounds on the portions through which they then flow of the bed have a regenerating effect. How does the retention of suspended matter feel? also a loosening of the exchange mass instead that the sorption process favored.

Die besonderen, charakteristischen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß in dem Wirbelbett eine große Kontaktfläche zur Verfügung steht, durch welche der Ionenaustausch entsprechend beschleunigt wird. Die Feinreinigung der Flüssigkeit, die in einem Wirbelbett naturgemäß nicht erreicht werdenkann, erfolgt beim Durchströmen der Flüssigkeit durch den an den oberen Düsenboden angeschwemmten Teil des Austauschmaterials. Da dieser Teil am besten regeneriert wird und die feinsten Körnungen enthält, um deren absorbierende Oberflächen die Flüssigkeit mit dünner Schichtdicke herumfließt, ist auch eine Gewähr dafür gegeben, daß die letzten Itestgehalte aus der Flüssigkeit entfernt werden. Eine Zerstörung der für die erfindungsgemäße Wirkung charakteristischen Schichtung des Filterbettes ist nicht möglich, weil diese Schichtung durch die Strömung zwangsläufig aufrecht erhalten bleibt. The particular, characteristic advantages of the invention exist in that a large contact area is available in the fluidized bed which the ion exchange is accelerated accordingly. The fine cleaning of the Liquid, which naturally cannot be reached in a fluidized bed, takes place when flowing through the liquid through the alluvial to the upper nozzle bottom Part of the exchange material. Because this part is best regenerated and the finest Contains grains to whose absorbent surfaces the liquid with thinner Layer thickness flows around, there is also a guarantee that the last itest contents removed from the liquid. A destruction of the inventive Effect characteristic stratification of the filter bed is not possible because of this Stratification is inevitably maintained by the flow.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten husführungsbeiepiels der Erfindung. Further advantages and features of the invention emerge from the Description of the husführungbeiepiels shown in the drawing of the invention.

Die Fig. i und a. zeigen schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen des edindungsgemäßen Filters. Figs. I and a. show schematically two different embodiments of the filter according to the invention.

Der Filterbehälter besteht im wesentlichen aus zwei Kegelstümpfen i, 2, die mit ihrer größeren Kreisfläche zusammengeseztzt sind. Oben und unten ist der Filterbehälter durch je einen Filterboden 3,4 versehen und durch je eine Haube abgeschlossen. Die Rohflüssigkeit wird unten durch die Leitung 5 zugeführt, das Filtrat wird durch die Leitung 6 abgeführt. Beim Beginn des Filtern ist das Filtermaterial auf dem unteren Filterboden 4 aufgelagert. Von der strömenden Flüssigkeit wird das Material foggetragen und zum-Teil gegen den oberen Filterboden 3 angeschwemmt. Mit zunehmendem Querschnitt wird die Packung des Filtermaterials nach unten lockerer, im Bereich des größten Durchmessers des Filterbehälters kann das Material ungeordnet durcheinanderwirbeln. Durch die Umführungsleitung 7 kann vermittels der zwischengeschalteten Pumpe 7a eine beliebige Flüssigkeitsmenge in ständigem iireislauf geführt werden, um die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit im Filter beizubehalten. Bei der jiusführung nach Fig. 2 sind an die kleineren kreisflächen der beiden Kegelstümpfe 1 und 2 zylindrische jehälterteile 8,9 angesetzt. The filter container essentially consists of two truncated cones i, 2, which are put together with their larger circular area. Up and down is the Filter container provided by a filter base 3, 4 and through one hood each completed. The raw liquid is fed in at the bottom through line 5, the filtrate is discharged through line 6. At the beginning of the filtering this is Filter material deposited on the lower filter base 4. From the flowing liquid the material is carried fog and partly washed up against the upper filter base 3. As the cross-section increases, the packing of the filter material becomes looser downwards, In the area of the largest diameter of the filter container, the material can be disordered to whirl around. Through the bypass line 7 by means of the intermediate Pump 7a any amount of liquid can be guided in constant ice flow, to maintain the required flow velocity in the filter. At the jius tour According to Fig. 2, the smaller circular surfaces of the two truncated cones 1 and 2 are cylindrical Jehälterteile 8.9 applied.

Patentansprüche Claims

Claims

Claims 1. Process for the filtration of liquids and / or for carrying out sorption reactions, especially in liquids, in one closed, each provided with a sieve bottom on both sides, during operation from bottom to top flowed through container, characterized in that the speed the liquid is initially lowered along its path through the container and after it has been reached a minimum is increased again, and that the flow velocities, the grain size, the grain composition and the flotation behavior of the filling and the volume of the filling in relation to the container volume so coordinated that part of the filling on the upper nozzle bottom of the container during operation is washed ashore, under which the pack is increasingly looser, so that in the middle and the lower area allows the grains to swirl around.

2. The method according to claim 1, characterized in that during operation part of the filling remains deposited on the lower nozzle base.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized indicates that the filling is composed of grains, which are chemically and physically behave differently.

4. Pressure filter container for carrying out the process according to the claims 1 to 3, characterized in that the container consists essentially of two with their larger circular areas composed of truncated cones.

5. A container according to claim 4, characterized in that on one or a cylindrical one on both of the frustoconical parts of the filter container Part connects and / or switched between the two frustoconical parts is.

6. Container for carrying out the method according to claims i to 3, characterized in that the pressure filter container has only a frustoconical Has part.

T. container according to claim 6, characterized in that at least a cylindrical part on one of the two circular surfaces of the frustoconical part Part is scheduled.

8. Container for carrying out the method according to claims 1 to 3, characterized in that the inflow line (5) and hbflußleitung (6) to and from the container are connected to one another by a bypass line (7) into which a pump (Ta) is switched on.

9. Container according to one or more of the preceding claims, characterized in that it has a sLrt sLrt known per se contains.