DE2155414A1

DE2155414A1 - Mit einem körnigen Filterhilfsmittel überziehbare Filterkerze

Info

Publication number: DE2155414A1
Application number: DE19712155414
Authority: DE
Inventors: Alfonse J. Gillette N.J. Soriente (V.StA.)
Original assignee: Ecodyne Corp., Chicago, 111. (V.StA.)
Priority date: 1970-11-09
Filing date: 1971-11-08
Publication date: 1972-05-10
Also published as: CH530216A; US3715033A; AU3500671A; IT939679B; CA961778A; GB1355123A; DE2155414C2; ES396779A1

Description

Mit einem körnigen Filterhilfsmittel überziehbare

Die Erfindung betrifft eine mit einem körnigen Filterhilfsmittel überziehbare Filterkerze, -wie sie üblicherweise in grösserer Stückzahl und in senkrechter Anordnung in einem Filterbehälter verwendet werden.

Flüssigkeiten können sehr wirksam dadurch gereinigt werden, dass sie durch ein Filtersieb geleitet werden, das zuvor mit einer Schicht von Ionenaustauscher-Harzteilchen im Korngrössenbereich von etwa 0,26 bis 0,037 mm Sieböffnungsweite (60 bis 400 mesh) überzogen wurde. Diese Teilchen werden nachfolgend als Filterhilfsmittel bezeichnet. Das entsprechende Verfahren ist aus der US-PS 3 250 703 bekannt.

Bei einer typischen Einrichtung dieser Art werden eine Mehrzahl von Filterkerzen mit Abstand zueinander in einem Filterbehälter angeordnet. Um die Filterkerzen zu überziehen, wird ein flüssiger Schlamm aus dem Filterhilfsmittel durch den Filterbehälter geleitet. Dabei wird eine Überzugsschicht aus dem Filterhilfsmittel auf der Zulaufseite der Filterkerzen abgelagert. Zur maximalen Nutzung der Einrichtung ist eine Uberzugsschicht von gleichförmiger Verteilung über die ganze Länge der Filterkerzen erwünscht,

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Die bisher bekannten Filterkerzen der vorgenannten Art umfassen ein Kernrohr aus korrosionsbeständigem Werkstoff- mit Öffnungen, die einen Flächenanteil von etwa 13 % der gesamten Oberfläche des Kernrohrs ausmachen. Dieses Kernrohr ist mit einer grobmaschigen Sieblage bedeckt, die ihrerseits von einer feinmaschigen Siebläge umhüllt ist.

Das Überziehen solcher Filterkerzen mit einem Filterhilfsmittel führt zu einer ungleichmässigen Verteilung des Filterhilf smittels auf dem feinmaschigen Sieb. Das Filterhilfsmittel neigt dazu, sich vorwiegend auf dem unteren Bereich des fe Siebes abzulagern, während der obere Bereich relativ unbedeckt bleibt. Dementsprechend wird der Anteil des zu behandelnden Wassers, das durch den oberen Bereich der Filterkerze tritt, nicht vollständig gereinigt. Um dieser Schwierigkeit zu/begegnen, wurde das Kernrohr bereits dahin abgeändert, dass die untere Hälfte des Kernrohrs bei e'inem Öffnungsflächenanteil von 13 % verblieb, während der Öffnungsflächenanteil der oberen Hälfte bis auf 24 % erhöht wurde. Auf diese Weise wird der Druckabfall an der unteren Hälfte der Filterkerze grosser als der Druckabfall an der oberen Hälfte der Filterkerze, wodurch der Durchsatz an Filterhilfsmittelschlamm durch die obere Hälfte der Filterkerze erhöht wird. Obwohl dieses bereits ^ zu einer Verbesserung der Filterhilfsmittelverteilung führt, ™ ergibt sich im unteren Filterkerzenbereich doch noch eine schnellere Ablagerung als im oberen Filterkerzenbereich.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, die bekannte Filterkerze zu verbessern, so dass sie gleichmassig über ihre ganze Länge mit Filterhilfsmittel bedeckt wird. Dabei soll auch der Filterhilfsmittelschlamm der Filterkerze über ihre ganze Länge gleichmässig zugeführt werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der bekannten, mit einem körnigen Filterhilfsmittel überziehbaren Filterkerze mit einem Öffnungen aufweisenden festen Kernrohr, einer umhüllenden Lage aus einem grobmaschigen Siebmaterial

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und einer umhüllenden Lage aus einem feinmaschigen Siebmaterial aus und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen im Kernrohr einen Anteil von 3 bis 9 % der Gesamtoberfläche des Kernrohrs ausmachen. Dabei weist, das grobmaschige Siebmaterial eine Sieböffnungsweite von etwa 3,25 bis 1,83 mm (6 bis 10 ' mesh) und das feinmaschige Siebmaterial eine Sieböffnungsweite von etwa 0,313 .*'■ 0,059 mm (50 χ 250 mesh) auf. ils wurde festgestellt, dass durch einheitliche Herabsetzung des Prozentanteils der Öffnungsfläche an der Gesamtfläche des Kernrohrs und den dadurch erzielten ansteigenden Druckabfall der Filterhilfsmittelschlamm zu einer Strömung in Richtung auf das obere Ende der Filterkerze veranlasst wird, was zu einer gleichmässigen Verteilung des Filterhilfsmittels führt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. .

Fig. 1 zeigt eine Filtereinrichtung mit einem teilweise im Schnitt dargestellten Filterbehälter, in dem die Filterkerzen angeordnet sind;

Fig. 2 zeigt in vergrösserter Schnittdarstellung einen Abschnitt einer der Filterkerzen nach Fig. 1 und lässt deren Aufbau erkennen.

Die Filtereinrichtung 10 gemäss Fig. 1 ist zum Entfernen gelöster und ungelöster Verunreinigungen aus Wasser vorgesehen. Trotz der Bezugnahme auf die Wasserreinigung ist die Erfindung jedoch auch im Rahmen der Reinigung von anderen Flüssigkeiten und von Gasen anwendbar.

Die Filtereinrichtung 10 umfasst einen Filterbehälter mit einem Einlassrohr 14 und einem Auslassrohr 16. Der Filterbehälter 12 ist zylindrisch und ist aus Stahl hergestellt. Er besitzt eine sich konvex nach aussen vorwölbende obere Stirnwand 18 und einen sich konvex nach aussen vorwölbenden Boden 20. Der Behälter 12 ist durch eine sich konvex nach unten vorwölbende, Rohrdurchbrechungen aufweisende Trennwand 26,

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die mit dem Behälter 12 verschweisst ist, in eine Trübekammer 22 und eine Filtratkammer 24 unterteilt.

Das Einlassrohri4 ist durch den Boden 20 in den Behälter 12 eingeführt und ist durch die Filtratkammer 24 und die Trennwand 26 hindurch nach oben geführt und steht mit der Trübekammer 22 in Verbindung. Das Einlassrohr ist mit der Trennwand 26 verschweisst, um ein Durchlecken zwischen der Trübekammer 22 und der Filtratkammer 24 auszuschliessen. Das durch die Einlassleitung 14 in die Trübekammer 22 eintretende Strömungsmittel wird durch eine Verteilerplatte 28 radial nach aussen verteilt.

In die Trübekammer 22 ist eine Mehrzahl von Filterkerzen 30 eingebaut, durch die der eintretende Strom hindurchtreten muss, bevor er in die Filtratkammer 24 eintritt und den Filterbehälter 12 durch die Auslassleitung 16 verlässt. Jede Filterkerze 30 wird in der Trübekammer 22 des Filterbehälters 12 durch eine Halterung 32 in ihrer Lage gehalten. Die Auswahl einer geeigneten Halterung liegt im Rahmen des fachmännischen Könnens. Die hier verwendete Halterung 32 ist von der in der US-PS 3 279 608 beschriebenen Art. Die Halterung 32 ist dafür vorgesehen, die Filterkerzen 30 ausbaubar auf einem zugehörigen Filtersitz 34 an der Trennwand 26 zu halten. Die Filterkerzen 30 werden durch ein Mannloch 36 im Filterbehälter 12 eingebaut und ausgebaut. Das Mannloch 36 ist mit einem Dekkel 38 versehen, der gewünschtenfalls entfernt oder geöffnet Werden kann, um das Innere des Filterbehälters 12 zugänglich zu machen.

Die Filtersitze 34 umfassen ein kleines Rohr aus Stahl oder dgl., das sich durch eine Öffnung in der Trennwand 26 erstreckt und mit dieser verschweisst ist. Die Filtersitze 34 sind parallel zur Längsachse des Filterbehälters 12 angeordnet und verbinden die Trübekammer 22 mit der Filtratkammer 24. Die Sitze 34 schaffen eine Unterstützung für die Filterkerzen 30, die durch die Halterung 32 in ihrer Lage auf den Sitzen gehalten werden.

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Der Filterbehälter 12 ist gleichfalls mit einer Be- und Entlüftungsleitung 39 versehen. Die richtige Auswahl ist von der speziellen Verwendung der Filtereinrichtung 10 abhängig.

Ein wässriger Schlamm aus körnigem Filterhilfsmittel (feinzerteilte Ionenaustauscherharzteilchen im Korngrössenbereich von etwa 0,26 bis 0,037 mm Sieböffnungsweise /*60 bis 400 mesh7) ist in einem Behälter 40 gespeichert. Eine Schlammleitung 41 mit einem Schlammventil 42 verbindet den Behälter mit einer Schlammpumpe 43. Ein in eine Weiterführungsleitung 44 eingebautes Ventil 45 nahe der Pumpe 43 regelt den Schlammdurchsatz von der Pumpe 43.

Das zu behandelnde Wasser tritt über eine Speiseleitung mit einem Regelventil 47 in die FiItereinrichtung 10 ein. Die Speiseleitung 46 ist an die Weiterführungsleitung 44 zwischen dem Regelventil 45 und der Einlassleitung 14 angeschlossen.

An die Auslassleitung 16 sind über ein T-Stück 50 eine Versorgungsleitung 48 und eine Rückleitung 49 zum Speicherbehälter 40 für das Filterhilfsmittel angeschlossen. Die Versorgungsleitung 48 führt zu nicht dargestellten Verbrauchern wie einem Dampfgenerator und dgl., und sie ist mit einem Versorgungsventil 51 versehen. Die an den Speicherbehälter 40 angeschlossene Rückleitung 49 ist mit einem Rücklaufventil 52 zur Regelung des Schlammstroms zurück zum Speicherbehälter 40 versehen. Eine Umgehungsleitung 53 mit einem Umgehungsventil 54 verbindet die Rückleitung 49 mit der Schlammleitung 41. Die Filtereinrichtung 10 ist ferner mit einem Be- und Entlüftungsventil 55 und mit einem Ablassventil 56 ausgerüstet.

Gemäss Fig. 2 umfasst jede Filterkerze 30 ein starres, nicht poröses, inneres Kernrohr 60 aus korrosionsbeständigem Werkstoff wie Aluminium oder rostfreiem Stahl. Das Kernrohr 60 besitzt mit gleichmässigen Abständen zueinander angeordnete öffnungen oder Schlitze 62, deren Gesamtfläche im Bereich von 3 bis 9 % und vorzugsweise 5 % der Gesamtfläche des Kernrohrs 60 liegt. Das Kernrohr 60 ist mit einer Lage aus einem grob-

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maschigen Ablaufsiebmaterial 65 bedeckt, dessen Öffnungen vorzugsweise eine Weite im Bereich von etwa 3>25 bis 1,83 mm aufweisen. Dieses grobe Siebmaterial 65 ist seinerseits von einer Lage aus feinmaschigem Siebmaterial 68 umhüllt, vorzugsweise einem Gewebe von etwa 0,313 x 0,059 mm Öffnungsweite (50 χ 250 Dutch weave), das zum Zurückhalten von Teilchen Öffnungen inder Grössenordnung von etwa 0,005 - 0,0013 mm (0,002 - 0,0005 inch) aufweist. Die Filterkerzen 30 umfassen einen kappenförmigen Deckel 69 (Fig. 1) der mit dem Kernrohr 60 verschweisst ist, so dass ein Zugang zum Inneren der Filterkerzen nur durch die Siebe 68, 65 und die Öffnungen 62 besteht. Dementsprechend muss das in den Filterbehälter 12 eintretende Wasser durch die Filtersiebe 68, 65 und die Öffnungen 62 in die Filterkerzen 30 eintreten und den Behälter 12 über die Auslassleitung 16 verlassen.
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Um die Filtereinrichtung 10 betriebsbereit zu machen, müssen die Filterkerzen 30 zunächst mit dem Filterhilfsmittel überzogen werden. Dazu wird der Filterbehälter 12 mit Wasser von hohem Reinheitsgrad wie entmineralisiertes Wasser gefüllt. Bin Schlamm aus Filterhilfsmittel und entmineralisiertem Wasser wird in dem Überzugsbehälter 40 bereitgestellt. Während der Überziehphase sind alle Ventile bis auf das Schlammventil 42, das Ventil 45 und das Rücklaufventil 52 geschlossen. Die Überzugsphase wird durch Anlassen der Pumpe 43 eingeleitet, wodurch der das Kunstharz enthaltende Schlamm aus dem Behälter 40 über die Schlammleitung 41 zur Pumpe 43 gesaugt wird. Der Schlamm wird durch die Pumpe 43 über die Weiterführungsieitung 44 und die Einlassleitung 14 in den Filterbehälter 12 gedrückt. Der Druck des eintretenden Schlamms presst das entmineralisierte Wasser im Filterbehälter 12 durch die Siebe 68 und 65 und das Kernrohr 60 in die Filterkerzen 30 und durch die Auslassleitung 16 aus dem Filterbehälter 12 heraus. Dieses ent- mineralisierte Wasser strömt über die Rückleitung 49 zum Speicherbehälter 40.

Während der weiteren Umwälzung wird der Filterhilfsmittel enthaltende Schlamm auf die Zulaufseiten der Filtersiebe 68

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der Filterkerzen 30 aufgebracht. Die Ionenaustauscherharzteilchen des Filterhilfsmittels werden aus dem Schlamm ausgeschieden und in Form einer Überzugsschicht auf der Zulaufseite der Siebe 68 abgelagert. Weil die Kernrohre 60 der Filterkerzen einen relativ niedrigen prozentualen Anteil an GesamtÖffnungsfläche aufweisen, vorzugsweise einen Anteil von etwa 5 %, tritt ein hoher Druckabfall an den Filtersieben 68 auf, wodurch der Schlamm aufwärts in Richtung auf das obere Ende des Filterbehälters 12 gedrückt wird, was zu einer gleichmässigen Verteilung der Überzugsschicht aus dem Filterhilfsmittel über die gesamte Länge der Filtersiebe 68 führt. Der Schlamm wird in der beschriebenen Weise so lange im Kreislauf durch die Filtereinrichtung 10 bewegt, bis das Filterhilfsmittel in ausreichender Stärke an der Zulaufseite der Filtersiebe 68 abgelagert ist. Die Überzugsphase wird dadurch beendet, dass das Schlammventil 42 und das Rücklaufventil 52 geschlossen und das Umgehungsventil 54 geöffnet werden. Die Pumpe 43 wird weiterhin betrieben, bis der umgewälzte Strom klar ist. Die Filtereinrichtung 10 kann nun zum Behandeln der Versorgungsflüssigkeit eingesetzt werden.

Die Versorgungsphase wird dadurch eingeleitet, dass das Umgehungsventil 54 und das Ventil 45 geschlossen und das Versorgungsventil 51 sowie das Speiseventil 47 geöffnet werden. Vorzugsweise erfolgt dieser Schritt in einer zeitlichen Abstimmung, so dass ein ausreichender Druck in der Einrichtung 10 aufrecht erhalten wird, um sicherzustellen, dass die Überzugsschicht aus dem Filterhilfsmittel auf den Filtersieben 68 festgehalten wird. Nun tritt über die Speiseleitung 46 unbeiandeltes bzw. zu reinigendes V/asser in die Filtereinrichtung 10 ein und strömt über die Weiterführungsleitung 44 sowie durch die Einlassleitung 14 zur Trübekammer 22. Der Druck des eintretenden unbehandelten Wassers presst dieses durch die Filterhilfsmittelschichten, die Filtersiebe 68 und 65 und die Kernrohre 60 in die Filterkerzen 30 und dann durch die Auslassleitung 16 aus dem Filterbehälter 12 heraus. Wenn das unbehandelte Wasser durch die Filterhilfsmittelschichten dringt, werden

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gelöste und ungelöste Verunreinigungen aus dem Wasser entfernt. Das gereinigte Wasser strömt durch die Auslassleitung 16 zur Versorgungsleitung 48.·.

Wenn das als Überzug aufgebrachte Filterhilfsmittel erschöpft ist, muss es ersetzt werden. Dann wird die Filterphase beendet, indem das Speiseventil 47 und das Versorgungsventil 51 geschlossen v/erden. Das Be- und Entlüftungsventil 55 sowie das Ablaufventil 56 werden geöffnet, um den Filterbehälter 12 zu entleeren. Die Filterkerzen 30 v/erden durch eine nicht beschriebene und nicht dargestellte innere Waschanlage abgespült. Dann wird eine andere Charge des Filterhilfευ mittels in den Speicherbehälter 40 eingebracht, und das mit Einzelheiten vorbeschriebene Verfahren zum Aufbringen des Filterhilf smittels und zum Reinigen des Wassers wird wiederholt.

Mit Hilfe der erfindungsgemässen Filterkerzen 30 wird das Problem der ungleichmässigen Verteilung des Filterhilfsmittels über die gesamte Länge der Filterkerzen im wesentlichen gelöst. Dementsprechend tritt das gesamte zu behandelnde Wasser durch ein im wesentlichen gleiches Filter bzw. Filtermaterial, und es ist nicht zu befürchten, dass das eingeleitete Wasser die Einrichtung 10 ungereinigt verlässt. Es wurden Versuche durchgeführt, die bestätigt haben, dass eine Filterfe kerze mit einem Kernrohr, das einen Anteil der GesamtÖffnungsfläche an der Gesamtfläche der Filterkerze von etwa 5 % aufweist,

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/einer im wesentlichen gleichmässigen Verteilung des abgelagerten Filterhilfsmittels führt.

Obwohl vorstehend hauptsächlich von einem Filterhilfsmittel aus feinzerteilten iQnenaustauscherharzteilchen gesprochen wurde, kann die Einrichtung 10 in gleicher Weise mit einem anderen Filterhilfsmittel wie z.B. Kieselgur betrieben werden, wie sich für den Fachmann ohne weiteres ergibt.

-Patentansprüclic-

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Claims

Patentansprüche

1. Mit einem körnigen Filterhilfsmittel überziehbare Filterkerze, insbesondere zur Verwendung in grösserer Stückzahl und in senkrechter Anordnung in einem Filterbehälter, mit einem Öffnungen aufweisenden starren Kernrohr, das von einem Siebmaterial umgeben ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Öffnungen (62) im Kernrohr (60) insgesamt einen Anteil im Bereich von 3 bis 9 % der Gesamtfläche des Kernrohrs ausmachen.

2. Filterkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Öffnungen (62) des Kernrohrs (60) gleichmässig über das Kernrohr verteilt angeordnet sind.

3. Filterkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass das Siebmaterial eine das Kernrohr (60) einhüllende Lage aus grobem Siebmaterial (65) und eine Lage aus feinmaschigem Siebmaterial (68) umfasst, das die Lage aus grobem Siebmaterial umschliesst.

4. Filterkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass das grobmaschige Siebmaterial (65) Sieböffnungsweiten im Bereich von etwa 3,25 bis 1,83 mm und das feinmaschige Siebmaterial Sieböffnungen von etwa 0,313 χ 0,059 mm aufweisen.

5. Filterkerze nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , dass das feinmaschige Siebmaterial (68) Teilchenzurückhaltende Öffnungen im Grössenbereich von etwa 0,005 ± 0,0013 mm aufweist,

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6. Filterkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Öffnungen (62) im Kernrohr (60) insgesamt einen Anteil an der Gesamtfläche des Kernrohrs von etwa 5 % ausmachen..

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