DE2155454A1

DE2155454A1 - Verfahren zum Überziehen einer Filterkerze mit einem körnigen Filterhilfsmittel und Filterkerze zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2155454A1
Application number: DE19712155454
Authority: DE
Inventors: Leo F. Somerville N.J. Ryan (V.StA.)
Original assignee: Ecodyne Corp., Chicago, IH. (V.StA.)
Priority date: 1970-11-09
Filing date: 1971-11-08
Publication date: 1972-05-18
Also published as: AU3509371A; AU465773B2; US3779386A; GB1368320A; GB1368319A; CA965020A; CH532410A; US3680700A

Description

Verfahren zum Überziehen einer Filterkerze mit einem körnigen Filterhilfsmittel und Filterkerze zur Durchführung ö.ie-

ses Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überziehen einer Filterkerze mit einem körnigen Filterhilfsmittel und eine Filterkerze zur Durchführung dieses Verfahrens.

Flüssigkeiten können sehr wirksam dadurch gereinigt v/erden, dass sie durch ein Filtersieb geleitet v/erden, das zuvor mit einer Schicht aus Ionenaustauscher-Harzteilchen im Korngrössenbereich von etwa 0,26 bis 0,037 mm Sieböffnungsweite (60 bis £.00 mesh) überzogen wurde. Dieses körnige Überzugsmaterial wird als Filterhilfsmittel bezeichnet. Ein entsprechendes Verfahren ist aus der US-PS 3 350 703 bekannt. Bei einer bekannten Filtereinrichtung dieser Art sind eine Mehrzahl von Filterkerzen mit Abstand zueinander senkrecht in einem Filterbehälter angeordnet. Die überziehbaren Filterkerzen dieser Art umfassen ein Kernrohr aus korrosionsbeständigem Werkstoff, das Durchgangsöffnungen aufweist. Das Kernrohr ist mit einer Lage aus grobmaschigem Siebmaterial bedeckt, das seinerseits von einer Lage feinmaschigem Siebmaterial umhüllt ist. Um die Filterkerzen zu überziehen, wird ein wässriger Schlamm aus dem B'ilterhilfsmittel durch den

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Filterbehälter geleitet. Dabei wird eine Überzugsachicht aus dem Filterhilfsmittel auf der Zulaufseite der Filterkerzen abgelagert. Zur maximalen Nutzung der Einrichtung ist eine Überzugsschicht erwünscht, die gleichmässig über die gesamte Länge der Filterkerzen verteilt ist.

Es VAirde festgestellt, dass beim Füllen des Filterbehälters mit Wasser eine bestimmte Menge an Luft oder enderen Gasen im oberen Bereich jeder Filterkerze eingeschlossen wird, was auf den KapJQlarwiderstand zurückzuführen ist. Dieses hat wenigstens zwei schädliche Auswirkungen auf die Filtereinrichtung bzw. das Filterverfahren. Zunächst verhindert das Gas, ™ dass der Schlamm die Flächen oder Bereiche der Filterkerzen durchströmt, in denen sich das Gas befindet, und dadurch wird dort ein Überziehen mit dem Filterhilfsmittel verhindert. Ferner wird während der dem Überziehen folgenden Filterphase periodisch Gas durch die Filterkerzen nach aussen freigegeben, und dieses Gas zerreisst und durchbricht die Überzugsschicht auf den Filterkerzen.

Das Problem der Gasansammlung innerhalb der Filterkerzen ist insbesondere dort von Bedeutung, v/o mit Filterhilfssiitteln gearbeitet wird, für die ein niedriger Druckabfall charakteristisch ist, wie beispielsweise bei pulverförmiger!! Ionen— ■k austauscherharz. Die bisher einzigen Versuche, dieses Problem zu lösen, bestanden darin, den Gasanteil im der Einrichtung zugeführten Vfasser herabzusetzen. Wegen der auf der Hand liegenden Schwierigkeit, das Eintreten von Gas in die Einrichtung zu verhindern, hat sich diese Ilassnahme als nicht zufriedenstellend erwiesen.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überziehen einer Filterkerze mit einem körnigen Filterhilfsmittel zu schaffen, bei dem die Ansammlung von Luft oder anderen Gasen innerhalb der Filterkerze herabgesetzt wird, so dass eine glsichmässigere Ablagerung des Filterhilfsmittels auf der Filterkerze erreicht wird. Es soll ferner eine Filterkerze geschaffen werden, die eine Entlüf-

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tungsöffnung zum Ableiten der angesammelten Luft oder Gase aufweist, wobei eine Filterkerze mit einem domförinigen Deckel erstrebt wird, der den oberen Abschnitt der Filterkerze, in dem sich das Gas ansammeln kann, umgibt, so dass die Überzugsschicht nicht aufgerührt bzw. beeinträchtigt wird. Die Filterkerze soll also gleichmässig mit Filterhilfsmittel überziehbar sein, was insbesondere für ihr oberes Ende gilt.

Erfindungsgemäss ist die überziehbare Filterkerze mit einem domförmigen Deckel versehen, der sich rings um den oberen Abschnitt der Filterkerze erstreckt. Der Deckel besitzt eine Entlüftungsöffnung, die mit dem inneren Bereich der Filterkerze in Verbindung steht. Ferner ist erfindungsgemäss ein Verfahren zum Überziehen der Filterkerzen vorgesehen, welches folgende Schritte umfasst: Füllen des Filterbehälters mit Wasser bei einem relativ niedrigen Druck; Steigern des Viasserdrucks im Filterbehälter; Umwälzen des Filterhilfsmittelschlamms durch οen Filterbehälter. Lurch das Steigern des Wasserdrucks im Filterbehälter vor dem Überziehen der Filterkerzen mit dem Filterhilfsmittel wird das angesammelte Gas komprimiert und durch die Öffnung in dem. domförmigen Deckel nach aussen geleitet.

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

Fig. 1 zeigt teilweise in Schnitt-darstellung eine Filtereinrichtung mit den Filterkerzen;

Fig. 2 ist ein vergrösserter Teilschnitt durch eine der Filterkerzen nach Fig. 1.

Die Fxltereinrichtung 10 nach Fig. 1 dient zum Entfernen von gelösten und ungelösten Verunreinigungen aus Wasser. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die Wasserreinigung beschränkt, sie ist vielmehr auch zur Reinigung von anderen Flüssigkeiten und von Gasen anwendbar.

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Die Filtereinrichtung 10 umfasst einen Filterbehälter mit einer Einlassleitung 14 und einer Auslassleitung; 16. Der Filterbehälter ist zylindrisch und besteht aus Stahl. Er besitzt eine sich nach aussen konvex vorvrölbende obere Stirnwand 18 und einen sich konvex nach aussen vorwölbenden Boden 20« Der Filterbehälter 12 ist durch eine mit ihm verschweisste Trennwand 26, die sich konvex nach unten vorwölbt und rohrförmige Durchlässe auf v/eist,in eine Trübekammsr 22 und in eine Filtratkammer 24 unterteilt. Die Einlassleitung 14 ist durch den Boden 20 in den Filterbehälter 12 eingeführt und erstreckt sich nach oben durch die Filtratkammer 24 und die Trennwand 26 und steht mit der Trübekammer 22 in Verbindung. Die Einlassleitung 14 ist mit der Trennwand 26 verschweisst, so dass ein Durchlecken zwischen der Trübekammer 22 und der Filtratkammer 24 ausgeschlossen ist. Das durch die Einlassleitung 14 in die Trübekammer 24 eintretende Strömungsmittel wird durch eine Verteilerplatte 28 radial nach aussen verteilt.

In der Trübekammer 22 sind eine Mehrzahl von Filterkerzen 30 angeordnet, durch die das zuströmende Medium hindurchtreten muss, bevor es in die Filtratkammer 24 gelangt und über die Auslassleitung 16 den Filterbehälter 12 verlässt. Jede Filterkerze 30 wird durch eine Halterung 32 in ihrer Lage innerhalb der Trübekammer 22 des Filterbehälters 12 gehalten. Die Aus- Wk wähl einer geeigneten Halterung liegt im Rahmen des fachmännischen Könnens. Die Halterung 32 hält die Filterkerzen 30aus-

der baubar in ihrer Stellung auf Filtersitzen 34, die miy Trenn-

• wand 26 verbunden sind. Die Filterkerzen 30 werden durch ein Mannloch 36 im Filterbehälter ein- und ausgebaut. Das Mannloch 36 besitzt einen Deckel 38, der nach Bedarf entfernt oder geöffnet werden kann, um das Innere des Filterbehälters 12 zugänglich zu machen.

Die Filtersitze 34 umfassen jeweils ein kleines Rohr aus Stahl oder einem entsprechenden Werkstoff, das sich durch eine Öffnung in der Trennwand 26 erstreckt und mit dieser verschweisst ist. Die Filtersitze 34 sind im wesentlichen parallel zur Längsachse des Filterbehälters 12 angeordnet und verbinden

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die Trübekammer 22 mit der Filtratkaiamer 24. Lie Filtersitze

die
34 bilden eine Unterstützung für/Bⁿil"fcer!ierzen 30, die auf den Filtersitzen 34 in ihrer Einbaulage gehalten v/erden.

Der Filterbehälter 12 ist mit einem Be- und Entlüftungsanschluss 39 versehen. Die richtige Auswahl der Belüftung ist von der besonderen Verwendung der Filtereinrichtung 10 abhängig.

Bin wässriger Schlamm aus dem vorgesehenen Filterhilfsmittel (beispielsweise feinzerteiltes Ionenaustauscherharz im Korngrössenbereich von etwa 0,26 bis 0,037 mm Sieböffnungsweite) wird In einem Behälter 40 gespeichert. Eine Schlammleitung 41 mit einem Schlammventil 42 verbindet den Speicherbehälter mit einer Schlammpumpe 45. Eine WeiterfUhrungsleitung 44 verbindet die Pumpe 43 mit der Einlassleitung 14 des Filterbehälters 12. Ein nahe der Pumpe 43 in die Weiterführungsleitung 44 eingebautes Ventil 45 regelt den Durchsatz an Schlamm von der Pumpe 43.

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

Die Auslassleitung 16 ist über ein T-Stück 50 mit einer Versorgungsleitung 48 und einer Rückführleitung 49 zum Speicherbehälter 40 verbunden. Die Versorgungsleitung 48 ist an nicht dargestellte Verbraucher wie einen Dampfgenerator und dgl. angeschlossen und besitzt ein Versorgungsventil 51. Die zum Speicherbehälter 40 führende Rückleitung 49 besitzt ein Rücklaufventil 52 zur Regelung der Strömung des Schlamms zurück zum Speicherbehälter 40. Eine Rückspülleitung 57 ist mit der Auslassleitung 16 verbunden und mit einem Ventil 58 versehen, das die Strömung von Rückspülwasser in den Filterbehälter 12 regelt. Eine Umgehungsleitung 55 mit einem Umgehungsventil 54 verbindet die Rüclileitung 49 und die Schlammleitung 41. Die Filtereinrichtung 10 ist mit einem Lüftungjsventil 55 und einem Ablaufventil 56 versehen.

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Gemäss Fig. 2 umfasst jede Filterkerze 30 ein inneres Kernrohr 60 aus korrosionsbeständigem Werkstoff vie Aluminium oder rostfreiem Stahl, das Öffnungen 62 aufweist. Das Kernrohr 60 ist mit einer Lage aus grobmaschigem Ablaufsiebmaterial 65 bedeckt, das seinerseits von einer Lage aus feinmaschigem Siebmateriäl 68 umhüllt ist. Die Filterkerze 30 umfasst einen domförmigen Deckel 70, der den oberen Abschnitt des Kernrohrs 60 abschliesst und dadurch zwischen den Seitenwänden eine Kammer 71 bildet. Ein Entlüftungsloch 72 erstreckt sich durch den oberen Abschnitt des Deckels 70 und schafft eine Strömungsverbindung zwischen der Kammer 71 und der Trübekammer 22. Das Kernrohr 60 und die Siebe 65 und 68 erstrecken sich nach oben über das Entlüftungsloch 72 hinaus, so dass das Filterhilfsmittel an einem Eindringen in die Kammer 71 durch das Entlüftungsloch 72 gehindert ist.

Wenn die Filtereinrichtung 10 in'Betrieb genommen wird, müssen zunächst die Filterkerzen 30 mit dem Filterhilfsmittel überzogen werden. Dazu wird der Filterbehälter 12 mit Wasser von hohem Reinheitsgrad wie beispielsweise entmineralisiertes Wasser gefüllt,und zwar unter einem relativ niedrigen Druck von beispielsweise etwa 0,56 at (8 psi). Der Filterbehälter wirögefülit, indem das entmineralisierte Wasser über die Rückspülleitung 57 und die Auslassleitung 16 in den Filterbehälter 12 eingeleitet wird, !fahrend dieses Füllvorgangs sind alle Ven-P tile bis auf das Ventil 58 und das Lüftungsventil 55 geschlossen. Wegen des KapillarwicLerstands können Luft oder andere Gase im oberen Abschnitt der Filterkerzen 30 und in den Kammern 71 eingeschlossen γ/erden. Der Wasserdruck im Filterbehälter 12 wird durch den Rückdruck bestimmt, der sich mit Hilfe des Ventils 55 regeln lässt. Hach dem Füllen des Filterbehälters 12 mit entmineralisiertem Wasser bei einem relativ niedrigen Druck werden alle Ventile geschlossen.

Im Speicherbehälter 40 wird ein Schlamm aus dem Filterhilfsmittel und entmineralisiertem Wasser bereitgestellt. Die Überzugsphase wird durch Öffnen des Schlammventils 42, des

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Ventils 45 und des Rücklaufventils 52 sowie durch Anlassen der Pumpe 43 eingeleitet. Dadurch wird Filterhilfsmittelschlamm aus dem_;Speicherbehälter 40 abgezogen und über die Vieiterführungsleitung^^· ¹UnS, die Einlassleitung 14 in den Filterbehälter 12 eingeleitet. Der Druck des eintretenden Schlamms drückt das entmineralisierte Wasser im Filterbehälter 12 durch die Siebe 68 und 65 sowie durch die Kernrohre 60 in die Filterkerzen 30 und dann über die Auslassleitung 16 aus dem Filterbehälter 12 heraus. Dieses entmineralisierte Wasser strömt durch die Rückleitung 49 zum Speicherbehälter 40. Das Rücklaufventil 52 wird so -eingeregelt, dass sich ein Rückdruck im Filterbehälter 12 ergibt, der zu einem Ansteigen des Wasserdrucks im Filterbehälter 12 führt. Durch das Ansteigen des Wasserdrucks im Filterbehälter 12 wird das in den oberen Abschnitten der Filterkerzen 30 eingeschlossene Gas nach oben in die Kammern 71 zusammengedrückt und es wird, teilweise durch die Entlüftungslöcher 72 nach aussen'gedrückt. Versuche haben gezeigt, dass bereits durch eine Verdoppelung des Drucks im Filterbehälter 12 von etwa 0,56 auf 1,12 at (8 auf 16 ρsi) das gesamte in den Filterkerzen 30 eingeschlossene Gas nach oben in die Kammer 71 gedruckt wird, was zu einer gleichförmigen Ablagerung des Filterhilfsmittels über die gesamte Länge der Filterkerzen 30 unterhalb der Deckel 70 führt. Dieser gesteigerte Druck wird in der Einrichtung 10 während des Überziehens mit Filterhilfsmittel und in der anschliessenden Filterphase aufrecht erhalten, so dass das Gas zusammengedrückt und in den Kammern 71 eingesperrt bleibt.

¥enn mit dem Umwälzen fortgefahren wird, wird der Filterhilfsmittelschlamm auf die Zulaufselten der Filtersiebe 68 der Filterkerzen 30 aufgebracht, Die Teilchen des PiIterhilf smittels werden vom Schlamm getrennt und als Oberzugsschicht auf der Zulaufseite der Siebe 68 abgelagert. In dieser -Veise wird der Schlamm im Kreislauf durch die Filtereinrichtung 10 geführt, bis eine ausreichend starke Überzugsschicht auf der Zulaufseite der Filtersiebe 68 abgelagert ist. Die Phase des Überziehens der Filterkerzen 30 wird dadurch

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beendet, dass das Schlammventil 42 und das Rüclauf/entil 52 geschlossen werden und das Umgehungsventil 54 geöffnet wird. Die Pumpe 43 wird weiterhin betrieben, bis der Umwälzstrom klar ist. Nunmehr ist die Filtereinrichtung 10 für die Behandlung des Versorgungswassers einsatzbereit.

Die Filterphase wird dadurch eingeleitet, dass das Umgehungsventil 54 und das Ventil 45 geschlossen sowie das Versorgungsventil 51 und das Speiseventil 47 geöffnet werden. Dieser Schritt erfolgt vorzugsweise in einer solchen zeitlichen Abstimmung, dass ausreichend Druck im System verbleibt, um ein Festhalten der Filterhilfsmittelschicht auf den Filter-sieben ψ 68 zu gewährleisten. Nun strömt ungereinigtes Wasser über die Speiseleitung 46 ein und strömt durch die Weiterführungsieitung 44 und durch die Einlassleitung 14 in die Trübekammer 22. Der Druck des eintretenden unbehandelten Wassers presst es durch die Filterhilfsmittelschichten, die Filtersiebe 68 und 65 und durch die Kernrohre 60 in die Filterkerzen 30 und dann durch die Auslassleitung 16 aus dem Filterbehälter 12 hinaus. Wenn das unbehandelte Wasser durch die Filterhilfsmittelschichten tritt, werden Verunreinigungen aus dem Wasser entfernt. Das gereinigte Wasser strömt durch die Auslassleitung 16 zur Versorungs-Ieitung 48.

Wenn das Filterhilfsmittel erschöpft wird, muss es ersetzt v/erden. Dann wird der Filtervorgang unterbrochen, indem das Speiseventil 47 und das Versorgungsventil 51 geschlossen v/erden. Das Lüftungsventil 55 und das Ablaufventil 56 werden geöffnet, um den Filterbehälter 12 zu entleeren. Die Filterkerzen 30 werden durch eine nicht beschriebene und nicht dargestellte innere Spüleinrichtung abgewaschen. Eine andere Charge Filterhilfsmittel wird dann in den Speicherbehälter 40 eingeleitet, und das in Einzelheiten beschriebene Verfahren zum Überziehen der Filterkerzen und zur Reinigung des Wassers wirdwiederholt.

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Es hat sich gezeigt, dass durch das Steigern des Drucks und durch die Entlüftung der oberen Enden der Filterkerzen 30, wodurch das eingeschlossene Gas zusammengedrückt und ausgetrieben wird, vermieden wird, dass das Gas ein Durchströmen des Schlammes hindert, durch das ein Filterhilfsmittelüberzug auf den Filterkerzen 30 abgelagert wird.

Obwohl die Einrichtung 10 hauptsächlich in Verbindung mit einem Filterhilfsmittel aus feinzerteilten Ionenaustauscher-Harzteilehen erläutert wurde, kann sie ebenso mit einem anderen Filterhilfsmittel wie Kieselgur oder einem anderen körnigen Filterhilfsmittel verwendet werden, wie für den Fachmann leicht ersichtlich ist.

-Patentansprüche -

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Claims

JlO Pa. tentansprüche

1. Verfahren zum Überziehen einer Filterkerze mit einem körnigen Filterhilfsmittel, bei dem ein die Filterkerze in senkrechter Anordnurg enthaltender Filterbehälter mit einer Flüssigkeit unter relativ niedrigem Druck gefüllt wird und ein das Filterhilfsmittel enthaltender Schlamm -unter AbIagerung der Teilchen auf der Filterkerze bei deren Durchströmung im Kreislauf durch den Filterbehalter geleitet wird, dadurch gekennzeichnet , dass vor dem Einleiten des Filterhilfsmittelschlamms in den Filterbehälter der Druck der in den Filterbehalter eingeleiteten Flüssigkeit gesteigert wird, so dass das Gas, das sich in den Filterkerzen angesammelt hat, in eine Kammer am oberen Ende der Filterkerze zusammengedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der gesteigerte Druck der Flüssigkeit innerhalb des Filterbehälters während der Phase des Überziehens mit dem Filterhilfsmittel und während der anschliessenden Filterphase aufrecht erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass das in der Kammer am oberen Ende der Filterkerze zusammengedrückte Gas über eine sich an die Kammer anschliessende Entlüftungsöffnung abgeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass beim Steigern des Flüssigkeit sdrucks der Druck der eingeleiteten Flüssigkeit etwa verdoppelt wird.

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5. Filterkerze zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit einem senkrecht angeordneten, Öffnungen aufweisenden Kernrohr und einem das Kernrohr umhüllenden Filtersieb zum Zurückhalten der Filterhilfsmittelteilchen, dadurch gekennzeichnet , dass das Kernrohr (60) an seinem oberen Ende durch ein Deckelteil (70) verschlossen ist, das zwischen seinen Seiten eine Sammelkammer (71) für das in der Filterkerze (30) eingeschlossene Gas bildet.

6. Filterkerze nach Anspruch 5, dadurch gekennzei chn e t , dass das Deckelteil (70) eine Entlüftungsöffnung (72) für das eingeschlossene Gas aufweist.

7. Filterkerze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass das Filtersieb (65, 68) die Entlüftungsöffnung (72) überdeckt.

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