DE2602581A1

DE2602581A1 - Verfahren und vorrichtung zum regenerieren von druckfiltern

Info

Publication number: DE2602581A1
Application number: DE19762602581
Authority: DE
Inventors: Hans Eskil Asp
Original assignee: C J WENNBERG AB
Current assignee: C J WENNBERG AB
Priority date: 1975-01-28
Filing date: 1976-01-23
Publication date: 1976-07-29
Also published as: ATA41976A; JPS5734012B2; US4089781A; JPS51100380A; SE408527B; SE7500861L; FR2299067A1

Description

C J WENNBERG AB, Karlstad, Schweden betreffend

Verfahren und Vorrichtung zum Regenerieren von Druckfiltern

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren von Druckfiltern bei der Filtration von Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeit durch ein Filtermaterial bzw. -medium gedrückt wird, das das Filter in eine Filterseite, wo die noch nicht gefilterte Flüssigkeit zugeführt wird und eine andere Seite, von welcher das FiItrat weggeführt wird, teilt, und die in der Flüssigkeit befindlichen Partikel auf dem Filtermaterial abgeschieden werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Filtration von Flüssigkeiten werden in der Regel Anordnungen benutzt, die mit Hilfe von geeigneten Filtermedien die Bestandteile oder den Schlamm, der sich in der Flüssigkeit

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befindet, abscheiden, wobei die zu reinigende Flüssigkeit sich in Bewegung befindet. Mit Rücksicht auf die große Anzahl von Problemstellungen wurde bisher eine Menge von Verfahren und Konstruktionen ausgearbeitet, welche doch alle gewisse gemeinsame Nachteile aufweisen, wie zum Beispiel eine nicht ausreichende Lebensdauer der aktiven Teile, große Unsicherheit in der Funktion der Anordnung aufgrund rascher Veränderungen in der Effektivität der Anordnung u.a.m.

Bei den Filteranlagen, wo eine Regenerierung nicht möglich ist, hat das Filter bzw. die Filtermembran oder das Filtermedium relativ kurze, ja sehr kurze Funktionszeiten, was u.a. von dem Verunreinigungsgrad der Flüssigkeit abhängt, was natürlich auch zu einer relativ kurzen Lebensdauer des Filtermediums führt. In den Fällen, wo eine Regenerierung - ganz oder teilweise - möglich ist, arbeitet man mit dem Prinzip der Richtungsänderung der Flüssigkeitsbewegung d.h. der sogenannten Gegenstromwaschung, um die auf dem Filtermedium abgelagerte Schicht, die funktionsstörend wirkt, zu entfernen. Man kann damit eine gewisse Verlängerung der Funktionszeit wie auch der Lebensdauer des Filtermediums erreichen, aber der Filtereffekt nimmt rasch ab, wobei noch hinzukommt, daß unter anderem große Mengen des Filtrats verloren gehen, was auch mit Rücksicht auf den Umweltschutz nicht wünschenswert ist.

Bei der Abfiltrierung insbesondere von Schlamm mit geringer Teilchengröße, beispielsweise geringer als 5 um, muß man in

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vielen Fällen ein Filtrationshilfsmittel ("pre-coating"), wie beispielsweise Kieselgur oder ähnliches dem Filtermedium zuführen, um einen ausreichenden Filtereffekt zu erzielen. Dies verkompliziert und verteuert den Filtrationsvorgang und erschwert die Wiedergewinnung von Substanzen des erhaltenen Schlamms, da das Hilfsmittel dabei als Verunreinigung wirkt. Man hat versucht, anstelle dieses Hilfsmittels ein Spezialfil-

termedium anzuwenden, das sehr feinmaschig ist, und zwar in Form von Patronenfiltern, beispielsweise aus Polypropen oder Baumwolle, die oft einen ausreichenden Filtrationsgrad besitzen, deren Lebensdauer aber begrenzt ist aufgrund der raschen Verstopfung des Filtermediums. Solche Filter sind außerordentlich schwer mit den bekannten Methoden zu regenerieren, weshalb sie sich auch nicht für eine kontinuierliche Filtration unter längeren Zeiten eignen.

Mit der vorliegenden Erfindung werden die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Filtrationsanlagen eliminiert, sowie die Lebensdauer des Filtermediums außerordentlich erhöht, was mittels der in den folgenden Patentansprüchen enthaltenen Kennzeichen des Verfahrens und der Anordnung gemäß der Erfindung erzielt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Filters einschließlich des zugehörigen Leitungssystems,

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- 4 Fig. 2 den Filter gemäß Fig. 1 im Längsschnitt,

Fig. 3 den Filter gemäß Fig. 1 im Querschnitt längs Linie III-III, und

Fig. 4 einen Teil einer abgewandelten Ausführungsform eines Filters im Querschnitt ähnlich wie in Fig. 3.

Die Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht, wie in Fig. 1 im Prinzip gezeigt wird, aus dem Filterbehälter 1, der vertikal angeordnet ist und zu dessen Unterteil eine Zulaufleitung 2 angeschlossen ist, um die Flüssigkeit, die behandelt werden soll, dem Filterbehälter 1 zuzuführen. Im Filterbehälter 1 ist ein Filter oder eine Filterpatrone 11 (vgl. Fig. 2) gelagert, deren Innenraum mit einer Ablaufleitung 3 für das Filtrat versehen ist.

Während des Filtrationsvorgangs wird die verunreinigte Flüssigkeit durch die Zulaufleitung 2 über ein Rückschlagventil 2a in den Oberteil des Filterbehälters 1 gepumpt, geht durch das Filter 11, wobei die Verunreinigungen abgeschieden und auf der Außenseite des Filters abgesetzt werden, und verläßt den Filterbehälter 1 durch das offene Ventil 3a in der Ablaufleitung 3. Alle übrigen Anschlüsse zum Filterbehälter 1 sowie alle Ventile in diesem sind geschlossen. Wenn die Kapazität des Filters auf ein im vorhinein bestimmtes Niveau absinkt, beispiels-

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weise durch die Verstopfung des Filtermediums durch den abgesetzten Schlammkuchen 11a, wird die Pumpe P stillgelegt, so

daß der Flüssigkeitsstrom in der Zulaufleitung 2 aufhört. Gleichzeitig wird über die Leitung 7 mit dem Rückschlagventil bzw. der Rückhalteklappe 7a ein Gas unter Druck (beispielsweise Druckluft) auf die Druckseite oder die Filtrationsseite des Filters zugeführt. Dieser Druckgaszuführung sind mehrere Funktionen zugeordnet. Die Flüssigkeit im Filterkörper 1 wird durch den Gasdruck über einen Nebenschluß 12 (Shunt 12) mit einem Ventil 12a, das nun geöffnet ist, zurück in die Zulaufleitung 2 gedrückt. Die Ableitung bzw. Nebenschlußleitung 12 ist mit Vorteil an die Unterseite der Zulaufleitung 2 angeschlossen, da sich dort der tiefste Punkt des gesamten Systems befindet und man dadurch eine vollständige Entleerung der noch nicht filtrierten Flüssigkeit aus dem Filterbehälter 1 und der Leitung 2 sicherstellen kann. Eine andere wichtige Funktion hat der Gasdruck dadurch, daß er den Schlamm 11a am Filter 11 festhält. Gewisse Typen von Verunreinigungen haben ein niedriges Haftvermögen und würden sonst während der Entleerung abfallen, was nicht erwünscht ist, da diese Schicht in die noch nicht gefilterte Flüssigkeit gelangen und diese noch mehr verunreinigen würde. Während der Entleerung ist auch das Ventil 3a in der Ablaufleitung 3 geöffnet, so daß alles Filtrat den Filterraum und einen Teil der Ablaufleitung mit Hilfe der Druckluft verlassen kann, die das Filtermedium im Behälter 11 passiert und in den Filterraum gelangt. Der Gasdruck während der Entleerung muß den Druckfall übersteigen, der entsteht, wenn Luft durch

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das Filtermedium 1T gepreßt wird. Sobald der Verlauf der Entleerung abgeschlossen ist, was beispielsweise durch eine Einstellung an einem separaten Zeitrelais bestimmt werden kann, wird das Ablaufventil 3a sowie das Ventil 12a in der Abflußleitung 12 und das Ventil 7b in der Luftleitung 7 geschlossen. Durch eine oder mehrere Spülleitungen 4 mit dem Rückschlagventil 4a wird nun ein Spülmedium den Spülmundstücken 4b zugeführt, die gegen die Außenseite des Filtermediums 11 gerichtet sind und so ausgebildet sind, daß die aus diesen Spülmundstücken bzw. -düsen 4b austretenden Spülmediumstrahlen im wesentlichen in einer gemeinsamen senkrechten Ebene verlaufen und auf das Fi| ter 11 über dessen gesamte Länge lückenlos auftreffen. Die Spüldüsen 4b sind vorzugsweise so ausgebildet, daß die Spülmediumstrahlen, wie in Fig. 2 dargestellt, aus den Düsen 4b jeweils fächerförmig austreten, wobei der öffnungswinkel der Spülmediumstrahlen vorzugsweise so groß gewählt wird, daß das Filter 11 über seine gesamte Länge von den Spülmediumstrahlen bzw.von dem durch diese Strahlen gebildeten sogenannten Spülmuster lückenlos bedeckt wird. Das Ventil 5a in einer Ablaufleitung 5, die am Unterteil des Filterbehälters angeschlossen ist, sowie das Ventil 8b in einer Leitung 8 für Gas und Druck werden gleichzeitig geöffnet, wenn das Spülen beginnt. Die Leitung 8, die ein Rückschlagventil 8a besitzt und durch welche beispielsweise Druckluft zugeführt wird, ist an die Ablaufleitung 3 angeschlossen, wodurch Druckluft dem Filterraum zugeführt werden kann, d.h. die Druckluftzufuhr erfolgt dabei in entgegengesetzter Richtung zu der Druckluftzuführung während der oben beschriebenen Entlee-

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rung. An das Filtermedium oder die Patrone 11 ist auch auf geeignete Weise ein Motor 6 gekoppelt, wodurch das Filtermedium 11 in Bewegung, beispielsweise Rotation, versetzt werden kann. Während der Spülung werden die obengenannten Ventile 5a und 8b geöffnet, wobei gleichzeitig der Motor 6 gestartet wird und die Filterpatrone, mit Vorzug in entgegengesetzter Richtung zu dem ausströmenden Spülmittel, gedreht wird, wobei erfindungsgemäß die Spülflüssigkeit das Filter in der Hauptsache tangential beschlägt und dabei wie eine Art Messer den Schlammkuchen 11a vom Filter 11 abschneidet oder abhobelt. Das Spülmittel kann dabei aus Flüssigkeits-, Gas-Flüssigkeits-, und/oder Gasstrahlen S (vgl. Fig. 2 und 3) bestehen, die die Mundstücke bzw. Düsen 4b verlassen. Die Luft, die über die Leitung 8 und die Leitung 3 in das Innere des Filters 11 strömt, hat zur Aufgabe, die Schlammschicht 11a auf dem Filter 11 vom Inneren her abzusprengen oder zu punktieren sowie raschestmöglich die beispielsweise Schlamm-Flüssigkeitsmischung durch den Ablauf 5 abzuführen, so daß das Niveau dieser Mischung nicht bis zum Filter 11 reicht und womöglich die Anschlagkraft des Spülmittels abbremst. Um bei normalem Betrieb zu verhindern, daß ungefilterte Flüssigkeit bis zu den Mundstücken 4b gelangt und diese mit Schlamm verstopft, ist eine Rückschlagventilfunktion 13 in nahem Anschluß an jedes Mundstück 4b angeordnet, die eine solche Verstopfung verhindert.

Bei Abschluß des Spülverlaufs wird die Zufuhr des Spülmediums über die Leitung 4 zu den Mundstücken 4b durch Schließen des

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Ventils 4c unterbrochen. Die Druckgaszufuhr durch die Leitung 8 setzt allerdings noch eine kurze Zeit fort, um auch die letzten Reste des Spülmediums und Schlammes am Boden des Filtergehäuses 1 und der Ablaufleitung 5 herauszudrücken. Um diese Ausspülung dieser Reste so vollständig wie möglich zu machen,ist eine Leitung 9 zwischen der Ausflußleitung 3 und der Ablaufleitung 5 angeschlossen, wobei die Leitung 9 mit einem Ventil 9a versehen ist. Während der Schlußphase der Druckgaszufuhr, wird das Ventil 5a geschlossen, wogegen das Ventil 9a geöffnet wird, so daß eventuelle Reste des Spülmittels innerhalb der Leitung 3 über die Ablaufleitung 3 und die Leitung 9 zur Leitung 5 entleert werden. Danach werden die Ventile 8b und 9a wieder geschlossen, womit der Spülablauf in seiner Gänze beendigt ist.

Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, die Spülung so durchzuführen, daß eine dünne Schicht des abgesetzten Materials auf dem Filter übrig bleibt.

Zur Entlüftung des Filters vor der erneuten Inbetriebnahme, d.h. vor dem Wiedereinführen von unfiltrierter Flüssigkeit, ist eine Entlüftungsieitung 10 angeordnet, die ein Ventil 10a zwischen den Leitungen 7 und 8 besitzt. Sobald unfiltrierte Flüssigkeit von neuem dem Filter durch die Zulaufleitung 2 zugeführt wird, wird das Ventil 10a und das Ablaufventil 3a geöffnet, wodurch die im Filter befindliche Luft (Druckluft) über die Leitung 8 zur Leitung 3 ausströmen kann. Sobald der Filterbehälter 1 mit

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Flüssigkeit gefüllt ist, wird das Ventil 10a geschlossen und die Filteranordnung ist betriebsfertig. Wie schon gesagt und aus den Zeichnungen ersichtlich, ist der Einlauf zum Filter von der Leitung 2 kommend mit Vorteil am Boden des Filters angebracht. Sollten Schlammreste im Bodenteil des Filters nach der Regenerierung des Filtermaterials übrig geblieben sein, so werden diese Reste von der eintretenden Flüssigkeit aufgewühlt, wodurch ein eventueller Schlammzuwachs verhindert wird.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist die Konstruktion so ausgeführt, daß nur ein Minumum unfiltrierter Flüssigkeit verlorengeht oder daß eine Verdünnung derselben bei der Regenerierung nicht eintreten kann.

Die gezeigte und beschriebene Ausführungsform ist natürlich nur ein Beispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren ist daher nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Daraus ergibt sich von selbst, daß, wenn in der exemplarischen Beschreibung das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Filter vom Patronentyp arbeitet, das Verfahren ebenfalls mit anderen Typen von Filtern, wie beispielsweise Bandfiltern, Trommelfiltern usw. zur Anwendung gelangen kann. Es ergibt sich auch von selbst, daß der Filterbehälter 1 mehrere Filter 11 enthalten kann, wobei die Regenerierung eines oder mehrerer dieser Filter 11 geschehen kann, während andere in Funktion sind, wodurch eine vollständige Kontinuität des Filtrier-

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prozesses erreicht werden kann. Auch können von einer einzigen Spülanordnung mehrere Filter bespült werden, wobei die Filter bzw. Filterpatronen 11 abwechselnd zu beiden Seiten der Spülmediumstrahlen angeordnet sind, und zwar so, daß die Spülmediumstrahlen die Filter jeweils tangential beaufschlagen. Ein derartiges Ausführungsbeispiel mit zwei Filtern bzw. Filterpatronen 11 ist in Fig. 4 dargestellt. Wie in Fig. 4 gezeigt, werden die Filterpatronen 11 in entgegengesetzter Richtung gedreht, so daß die sich auf der Außenfläche der beiden Filterpatronen 11 befindlichen Schlammschichten 11a gleichzeitig von den Spülstrahlen S abgehobelt bzw. abgeschält werden.

Alle in den Unterlagen enthaltenen Angaben und Merkmale, insbesondere die räumliche Ausgestaltung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie gegenüber dem Stand der Technik einzeln oder in Kombination neu sind.

- Ansprüche 609831/0734

Claims

ANSPRÜCHE

1. j Verfahren zum Regenerieren von Druckfiltern, bei wel-

iem eine zu filtrierende Flüssigkeit durch ein Filtermedium geführt wird, das den Druckfilter in eine Druckseite, wo die zu filtrierende Flüssigkeit zugeführt wird, und in einen Filterraum, von dem das FiItrat weggeführt wird, teilt, dadurch gekennzeichnet , daß man zur Durchführung der Regenerierung die Flüssigkeitszuführung unterbricht, wobei gleichzeitig ein Gas unter Druck der Druckseite des Filters zugeführt wird, um das Filter vollständig von sowohl unfiltrierter Flüssigkeit wie von FiItrat zu entleeren, daß, wenn die Entleerung abgeschlossen ist, die Zufuhr des Gases an der Druckseite des Filters unterbrochen wird und das Filtermedium auf dieser Seite mit einem Spülmedium bespült wird, wobei gleichzeitig ein Gas unter Druck dem Filterraum in entgegengesetzter Richtung zu der vorher genannten Gaszuführung und zwar gleichzeitig mit der genannten Spülung mit dem Spülmittel zugeführt wird, bis das abgelagerte Material mindestens teilweise entfernt ist.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Spülung so durchgeführt wird, daß eine dünne Schicht des abgelagerten Materials nach abgeschlossener Spülung auf der Oberfläche des Filtermaterials verbleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zuletzt genannte Gaszufuhr auch nach Unterbrechung der Zufuhr des Spülmediums fortgesetzt wird, bis das Spülmedium aus dem Filterraum entfernt ist, wonach das Filter wieder mit Flüssigkeit gefüllt wird und der Filtrationsprozeß wieder aufgenommen werden kann.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Filtermedium relativ zum Spülmedium und während des SpülVerlaufs bewegt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet , daß die Spülung unter einem günstigen Winkel zum Filtermedium geschieht, jedoch vorzugsweise tangential oder im wesentlichen tangential zu

diesem.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülmedium Flüssigkeits-, Gas-Flüssigkeits- und/oder Gasstrahlen zur Anwendunp gelangen.

7. Filtervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, welche einen Filter-

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behälter umfaßt, der durch ein Filtermedium in eine Druckseite, an welche eine Zulaufleitung für die unfiltrierte Flüssigkeit angeschlossen ist, sowie in einen Filterraum aufgeteilt ist, welcher an eine Ablaufleitung für das FiItrat angeschlossen ist, wobei die nicht filtrierte Flüssigkeit dem Filter mit Hilfe eines Zuführungsmittels zugeführt wird und wobei eine Spül· anordnung benutzt wird, um das Filtermedium von dem auf diesem abgesetzten Filterkuchen reinzuspülen, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Leitungen (7, 8) zur Zuführung von Gas unter Druck angeschlossen sind, und zwar sowohl zur Druckseite des Filters wie zum Filterraum, wobei die Leitungen (7, 8) versehen sind mit den notwendigen Ventilen, welche zusammen mit Steueranordnungen für die genannten Zuführmittel und die genannte Spülanordnung so angeordnet sind, daß eine Druckgaszufuhr zur Druckseite des Filters geschieht, wobei gleichzeitig die genannte Zuführvorrichtung für die nicht filtrierte Flüssigkeit stillgelegt ist, um das Filter von Flüssigkeit zu leeren,und daß eine Druckgaszuführung zum Filterraum geschieht, wenn die Spülanordnung (4, 4b) außer Funktion ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventile so gesteuert werden, daß die Druckluftzufuhr zum Filterraum über eine im Vorhinein bestimmte Zeit fortgesetzt wird, nachdem die Spülanordnungen (4, 4b) geschlossen worden waren.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e η n-

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zeichnet , daß in der Zuführungsleitung (2) für die noch nicht gefilterte Flüssigkeit ein Rückschlagventil (2a) eingesetzt ist, und daß an die Zuleitung auf beiden Seiten des Rückschlagventils (2a) eine mit einem Ventil (12a) versehene gedrosselte Ableitung (12) gekoppelt ist für die Rückführung der nicht filtrierten Flüssigkeit zu den Zuführungsmitteln, sobald das Druckgas der Druckseite des Filters zugeführt wird.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß ein Motor (6) vorgesehen ist, der dem Filter eine Bewegung relativ zur Spülanordnung (4, 4b) erteilt.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis

10, dadurch gekennzeichnet , daß die Spülanordnungen (4, 4b) aus Mundstücken bestehen, die in der Hauptsache so eingestellt sind, daß sie tangential zur Oberfläche des Filtermediums (11) weisen.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 oder .11, dadurch gekennzeichnet , daß das Filtermedium (11) in entgegengesetzter Richtung zur Ausströmungsrichtung des Spülmediums aus den Mundstücken (4b) bewegt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Mundstücke (4b) mit Rückschlagventil-

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mitteln (13) versehen sind, die verhindern, daß sich die Mundstücke verstopfen, sobald die Spülanordnung nicht in Funktion
ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7
bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß der Filterbehälter (1) so eingesetzt wird, daß die Zulauf- und Ablaufleitungen (2) sowie die Ablaufleitung (5) für das Spülmittel am Unterteil bzw. am tiefsten Punkt des Filterbehälters (1) angeordnet werden können.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7
bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Mundstück (4b) gleichzeitig das Filtermedium von zwei Filtern (11) bespült.

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