DE1461504A1 - Verfahren zum Reinigen von Filtern - Google Patents

Verfahren zum Reinigen von Filtern

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DE1461504A1 DE19651461504 DE1461504A DE1461504A1 DE 1461504 A1 DE1461504 A1 DE 1461504A1 DE 19651461504 DE19651461504 DE 19651461504 DE 1461504 A DE1461504 A DE 1461504A DE 1461504 A1 DE1461504 A1 DE 1461504A1
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Union Tank Car Co
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    • B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
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    • B01D29/50—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D37/00—Processes of filtration
    • B01D37/02—Precoating the filter medium; Addition of filter aids to the liquid being filtered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J49/60—Cleaning or rinsing ion-exchange beds

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Description

DA.IWG.#. WUMTHOFF °~"i'~^^.«
' Divi. τηα. α. TVia ioBw«eH»n
DHJLr-FXOHMAVH www«·» U(IIl
U-5Ü 717
""T461504
.Beschreibung zu der Patentanmeldung
Union Tank Oar Company 111 West Jaokson Boulevard, Ohioago, Illinois, U.a.A.
betreffend Verfahrtη amn aeiaigsn Ton Filtern.
Pie Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beinigen' ▼on Filter, insbesondere von solchen Filtern, die eine Vorbesohiohtung aus einem Ionenaustausoherharz in fein verteilter Form mit einer Teilchengröße von 1-*2!>oyu aufweisen.
Ss wurde vor einiger Zeit gefunden, daß sioh die Entfernung von Verunreinigungen aus Flüssigkelten wesentlich intensivieren laß, wenn man die Flüssigkeit durch einen Filter laufen läßt, bei dem die Fllterflache vorbesohiohtet ist mit einer Sohioht aus einem Ionenauetaueonerhars in kleinen Seilohen von 1,250 A, die hler als "feinverteilte Harsteilohen" bezeichnet werden sollen.
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Die üeinigung der bei diesem Verfahren benutzten filtereinrichtungen hat bisher Sclnrierigkeiten gemacht. Normalerweise verwendet man Filterkerzen mit ringförmigem Querschnitt, wobei die eigentlichen Filter aus Baumwoll- oder Nylonstoffen bestehen. Sie Filterelemente sind senkrecht in einem Tatik angeordnet und bei ihrer Reinigung war es bisher insbesondere schwierig, die unteren teile des Filters»gu reinigen. i)ae bisher angewandte Reinigungsverfahren bestand darin, dati man gleichzeitig den J?iltertank entwässerte und Luft oder Wasser im Gegenstrom durch das filter leitete. Diese Methode erwies aioh zwar als wirksam aum Eeinigen 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 ua» gesammte JfJUter gleichmäßig reinigt.
Zweck der Erfindung 1st daher ein Verfahren zur Heinigung von Filtern, die eine Torteschichtung mit feinverteilten Feststoffen aufweisen, wobei die Aufgabe insbesondere darin besteht, ein gleichmäßig wirkungsvolles Reinigungeverfahren anzuwenden, das sich auf senkrecht angeordnete Filterelement« mit einer Vorbeschichtung aus einem Ionenaustausoherharz mit einer Teilchengröße von 1-25Om anwenden läßt.
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Erfindungsgemäß werden derartige senkrecht angeordnete Filterelemente dadurch gereinigt, daß man durch das Filter ; im öegenstrom ein Gas leitet, während das gesamte Filterelement in eine Flüssigkeit eintaucht, worauf dann die Flüssigkeit aus dem Filterelement abgezogen wird und,ebenfalls im , . Gregenstrom, eine Waschflüssigkeit duroh das Filter Reitet ■ wird.
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 Vaeserreinigung Bezug genommen, jedoch sei bemerkt ; daß das gleiche Filterystem sich zur Reinigung von anderen Flüssigkeiten, z. B. Zuckerlösungen, Formaldhyd und dergleichen anwenden ..-läßt. ■.- ■ :. -;;·...: ... ■.. >-,& ■■■■^■^, ■*·:·,... ■■/.·· . . ■-.·■■ ·,£.,;*
Da» Filteryatem umfaßt einen Fil-ter|ank 10,.der eine ;Z leitung 12 sowie eine Ableitung U ifcufwelPt. Ber Fi.lte^i§n^ 10 ist eia Bylindrisohes ßefäß aus g^ahlxpder'dergleichen dessen Boden und Deekel kon^eapau^g§f$altf$, ig$ (It, 15)ev Der Tank 10 ist unterteilt in eine Zuflußzone 15 und eine Filtratzone 16 durch eine nach unten konvex ausladende Zwi-
sciienplatte 17, die im Inneren des Tanks durch Schweißen oder auf andere Weise befestigt ist und die noch zu erwäh-, nenden rohrförmigen Elemente trägt. Me Zuflußleitung 12 tritt durch den Boden 13 in den Tank ein und mündet in die Zuflußzone 15, sodaß das gesama-ce zufließende wasser unmittelbar in die Zuflußzone 15 geleitet wird. Die Zuflußleitung 1k! ist an der Platte 17 angeschweißt oder auf andere Weise dicht befestigt, sodaß 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 abfließt, von wo er dann über die Abzugsleitung 14 abgezogen wird. Die F'ilterelmente 18 sind Filterkerzen mit ringförmigem querschnitt, also einem hohlen InnenrauBU In dem in der Zeichnung angenommenen Fall sind die Filterkorper aus Nylon aufgebaut, obgleich andere natürliche oder syntetische Fasern ebenso gut angewendet werden können. Die Halteeinrichtungen,durch welche die Filterelemente innerhalb des Tanks 10 festgehalten werden, sind in der Zeichenung mit 20 bezeichnet. Ihre Ausgestaltung kann dem Fachmann überlassen werden, ma genügt, zu sagen daß diese Halteeinrichtungen so ausgestaltet sind, daß sie die Filter-
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3eite ~6"
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kerzen 18, herausnehmbar auf an der Platte 17 angeordneten Stiitzeinrichtungen 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 hindurohgesteckt und mit dieser verschweißt oder auf andere Weise verbunden ist. Die filterträger 30 verlaufen parallel mit der. Iiängsachee des Filtertanks 10 und verbinden die Zuflußzone 15 mit der Filtratzone 16. Sie bilden die untere Auflage für die Filterkerzen 80, 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 Abzugseinrichtung von der Verwendung des Filtertanks abhängt und dem Fachmann überlassen bleiben kann.
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Im Vorratsgefäö 22 oefindet sich eine wässrige Aufschlämmung des zur Vorbesehiehtung bestimmten Stoffes, im vorliegenden ]?all eines lonenaustauscherharzes in feiner Verteilung, ??ooei die Korngröße zwischen etwa 1 und 250Jb liegt. Eine über οas Ventil 56 gesteuerte Schlammleitung verbindet das VorratsgefäS für die Vorbeschichtung mit der Schlammpumpe 38. Aus der Pumpe 38 führt die Zuführungsleitung 40 zu dom Zufluöronr 12 zur füllung des Tankes 10. Der Durchfluß des Schlamms özw. 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 zwisdhen dem Ventil 42 und dem Zufuhrrohr 12 in die Leitung 40 ein. Die Äbzugsleitung 14 aus dem Tank 10 verzweigt sich bei 52 in einem !'-stück zu einer Hilfsleitung 48 einerseits und einer der Zurückfuhrung der Vorbeschichtung (s. unten) dienenden Leitung 50· Die Hilfsleitung 48 ist verbunden mit in der Zeichnung nicht gezeigten weiteren Einheiten, wie einem Dampfgeneraxor und dgl· und wird gesteuert durch ein Ventil 54. Die Leitung tjO zur Zurückfunrung der Vor De schichtung mundet in aen Vorbeschiehtungstank 32 und weist ein Ventil 56
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auf, das die Durchflußgeschwindkeit der in das Gefäß 32 zurückführenden Aufschlämmung regelt.
Die Rückführungsleitung |?0 und die der Zufuhr der Aufschlämmung dienende Leitung 34 sind durch eine Leitung überbrückt, in welche ein .Ventil 60 eingeschaltet ist. Das Zuführungsrohr 12 kann mit einer Entwässerungsleitung b2 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 1-250it). das sich an der Außenseite der Filterelemente 18 ansetzt, über die später das Wasser in die Filterelemente eindringt. Auf und in der so entstehenden Vorbeschichtung baut sich dann später der Filterkuchen auf.
Die erste Stufe des Betriebs besteht demnach in dem Aufbau der Vorbeschichtung auf den Filterelementen 18. Zu d'ies.em Zweck füllt man den Filtertank 10 mit möglichst auberem Y/asser, z. B. mit entmineralisiertem Wasser.% In dem Vorratsgefäß 32 steht eine Aufschlämmung des Vorbeschichtungsmediums d. h. des mehrfach erwähnten Ionenaustauscherharzes mit Teilchen von 1 - k!50 , in Wasser bereit.
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Während" der Vorbeschichtungsstufe sind sämtliche Ventile geschlossen außer dem Schlammventil 36, dem Uberführungsventil 42 und dem der Rückführung der Aufschlämmung dienenden Ventil 56. Die Vorbeschichtung wird eingeleitet durch in Betriebnahme der Pumpe i>8, 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 den giltertank" 10 hineindrückt. Der Druck der eingepumpten Aufschlämmung drückt das entmineralisierte Wasser im Filtertank 10 durch die Filter in's Innere der Filterkerzen 18 und weiter über 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.
Wenn, beim weiteren Betrieb 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 Beschichtung der Filterkerzen mit Ionenaustauscherharz die gewünschte Dicke erreicht hat, ist die Vorbeschichtung abgeschlossen und das Ventil 36 sowie das .Rückführungsventil 56 werden geschlossen, während das überbrückungsventil 60 geöffnet wird. Die Pumpe 38 läuft
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weiter bis der zurückgeführte Strom klar ist. !Damit ist das Filtersystem zur Behandlung des zu reinigenden Wassers vorbereitet. Die Dicke der Harzvorbeschichtung kann sehr verschieden gewählt werde»! sie liegt vorzugsweise zwischen 1,6 mm und etwa.5 cm, insbesondere zwischen ,>» 2 mm und 16 bis 25 mm.
Nach der Yorbeschichtung der Filter beginnt man mit dem eigentlichen Betrieb dadurch, daß man das Brückenventil 60 und das tjberführungsventil 42 schließt und das Ventil 54 sowie das iäinspeisungs ventil 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. ils wird dann durch die vorbeschichteten Filterelemente 18, wo es sich reinigt, nach innen gedruckt und fließt in die Filtratzone 16 ab, aus der es über Leitung 14 abgezogen werden kann«
Beim Passieren der Vorbeschichtung findet in dem zu reinigenden Wasser ein ionenaustausch statt, wodurch ihm die gelösten Verunreinigungen entzogen werden. Bei der Weiterführung des Verfahrens wird ein Filterkuchen auf der Harzschicht aufgebaut, der aus den ungelösten Verunreinigungen besteht. Das gereinigte Wasser fließt über die Filtratzone 16, die Abzugsleitung 14 und den Abzweiger 48 einem Vorratsgefäß zu
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oder es kommt unmixtelDar zur Verwendung.
!Mach einer gewissen Zeit sind die Harze erschöpft und müssen regeneriert oder ausgetauscht werden. \ieim. dies notig wira, wird aer i'iiterzyiclus unterbrochen indem man die Ventile 46 und t?4 schließt.
An dieser Stelle des Prozesses setzt nun das erfindungsgemäße Verfahren zur reinigung der Filterelemente 18 ein. Hierzu werden zunächst der Abzug 26 und das Entwässe. rungsventil b4 geöffnet und der Filtertank 10 entwässert. Nach völligem üiirtwässern wird das Entwässerungsventil 64 wieder geschlossen. Die Oberfläche der Filterkerzen 18 im leeren Tank 10 ist dann immer noch mit der Vorbeschichtung
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bedeckt. Erfindungsgemäß wird nun/die Filterkerzen von innen und von ihrem unteren Ende her ein Eeinigungsgas 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 be-
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j H U IJUt
ρ trägt vorzugsweise etwa 90 bis 300 Liter $e m Filterfläclie in der Minute. Zu gleicher Zeit wird dem Tank 10 durch Öffnen des Yentils 70 in der Warmwasserleitung 72 über das Zuflußrohr 12 warmes Wasser von einer Temperatur von etwa 40 bis 90° G zugeleitet. Die Zuflußgeschwindigkeit für das Wasser wird so eingestellt, daß der V/asserstand je Minute um etwa 5 bis 7»5 cm ansteigt.
Die in den Filtertank 10 eindringende Pressluft dringt zunächst in innen her durch die unteren Teile der Filter 18, von denen sie die Vorbeschichtung und den Filterkuchen abdrückt. Das gleichzeitig zugeleitete warme Wasser unterstützt die Reinigung der Filter 16 auf zweierlei Weise: Erstens bildet sich beim Aufsteigen des Wassers im Tank an der Filteroberfläche ein bewegter Flüssigkeitsspiegel aus und auf G-rund der platzenden Luftblasen werden Zugkräfte auf die l'eilchen ausgeübt, die an der Filteroberfläche abgelagert sind; zweitens wird durch das ansteigende Wasser der Filterkuchen sowie die durch die Luft von dem Filter abgedrückte Vorbeschichtung aufgeschwemmt und abgezogen, v/enn 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
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zu reinigen. Man öffnet dann daB Ventil 64 und entwässert den Filtertank 10, d.h. man lässt darauß das warme Wasser und die darin aufgeschwemmten Teile der Vorbeschichtung und des Filterkuchens ablaufen. Vorzugsweise wird das Abziehen in einer derartigen Geschwindigkeit vorgenommen, dass der Wasserspiegel im Tank je Minute um etwa 10 bis 15 cm fällt.
Bach Entwässern des Filtertanks 10 wird die Luftzufuhr durch Sohliessen 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 Vorbeschichtung versehen werden.
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AIa Eeinigungsgas 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 aioh besonders gut feste KationenaustauBoherharze, z.B. die Mischpolymerisate aus Divinylbenzol und Styrol, die Aorylsäureharze, 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 Aorylsäureharze und die Epoxydharze. Die Anionenaustausoherharze können z.B. in der Hydroxyd- oder in der Chloridform verwendet werden.
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Außer den erwähnten oder anderen Kunstharzen mit Ionenaustausdiereigenschaften ist das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren auch anwendbar, wenn dia Vorbeschichtung aus anderen Stoffen, wie Diatomeenerde oder ähnlichen dem Fachmann bekanntem Material besteht. Ebenso ist das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar auf beliebige andere vertikal angeordnete filterelemente mit Vorbeschichtung, z. B. auf Filter des Blatt-Typus und ähnliche»
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Claims (1)

  1. BR. MfQ. F. WtHSSTHOFS1
    1A- 30 717
    Patentansprüche
    Γ. Verfahren zum Reinigen von senkrecht angeordneten Filtern, die eine Vorbesehiehtung von feinverteilten Feststoffen tragen» dadurch - gekennzeichnet , daß man durch das in eine Flüssigkeit eingebrachte Filter ein Gras im Gegenstrom leitet, die Eintauchflüssigkeit abzieht und das Filter im Gegenstrom nachwäscht.
    2· Verfahren nach Anspruch 1 zum Reinigen von in einem. Filtertank senkrecht angeordneten Filterelementen, die eine Vorbesehiehtung aus einem feinverteilten Feststoff, vorzugsweise aus einem Ionenaustauscherharz tragen, dadurch gekennzeichnet , daß man den Filtertank entwässert, durch die Filterelemente im Gegenstrom ein Gas leitet, während man in den Filtertank gleichzeitig soviel Flüssigkeit einleitet, daß die Filterelemente davon bedeckt sind, worauf man die Flüssigkeit aus dem Tank abzieht und
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    daraufhin den Gasstrom unterbricht und durch die Filterelemente im Gegenstrom eine Waschflüssigkeit leitet.
    3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Heinigungsgas Luft und als Eintauch- und/oder Waschflüssigkeit warmes Wasser verwendet.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3> dadurch g e -
    kennzeichnet , daß das Gas mit einer Strömungs-
    2 geschwindigkeit von 90 - 300 Liter je m Filterfläche in der Minute eingeleitet wird.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Eintauchflüssigkeit dem Filtertank derart zugeleitet wird, daß der Flüssigkeitsstand je Minute um etwa 5-7,5 cm ansteigt.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Filtertank senkrecht angeordneten Filterelemente aus Fasermaterial aufgebaute Filterkerzen mit ringförmigem Querschnitt sind, die eine Vorbeschichtung aus einem feinverteilten Ionenaustauscher-
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    harz mit einer Korngröße von 1 - 250 tragen.
    7· Verfahren naoh Anspruch 6, dadurch g e k e η η !zeichnet , daß man das Reinigungsgas, vorzugsweise luft, in das Innere der filterkerzen von unten her einleitet.
    ö. Verfahren noh Anspruch 6 oder 7, dadurch g e kennzeichnet , daß man als Eintauohflüssigkeit Wasser von etwa 40 - 90° 0 verwendet, dessen Zuflußgesohwindigkeit so gewählt wird, daß der Wasserspiegel im I'ank in der Hinute um etwa 7,5 - 10 cm ansteigt.
DE19651461504 1964-12-17 1965-12-16 Verfahren zum Reinigen von Filtern Withdrawn DE1461504A1 (de)

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