DE2903672C2

DE2903672C2 - Faserbündel-Druckfilter

Info

Publication number: DE2903672C2
Application number: DE2903672A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. Erlenbach Müller
Original assignee: DRM DR MUELLER AG MAENNEDORF CH; Drm Dr Mueller Ag Maennedorf
Current assignee: Dr Mueller AG
Priority date: 1978-03-02
Filing date: 1979-01-31
Publication date: 1986-06-12
Also published as: JPS54124374A; DE2903672A1; US4219420A; CH633196A5; JPS6234404B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Faserbündel-Druckfilter zum Filtrieren von Flüssigkeiten und Gasen mit vertikaler Achse, dessen lange Faserbündel an einer etwa rechtwinkelig zur Durchströmungsrichtung angeordneten durchströmbaren Befestigungsunterlage bündelweise, den ganzen Querschnitt eines Filterbehälters ausfüllend befestigt sind, von dieser nach unten herabhängen und bei der Filtration von unten nach oben angeströmt werden.

In der nicht vorveröffentlichten, offengelegten Patentanmeldung P 27 45 526 ist ein Faserbündel-Druckfilter mit einer in einem geschlossenen Druckfilterbehälter mit vertikaler Längsachse etwa rechtwinkelig zur Durchströmungsrichtung angebrachten durchströmbaren gelochten Befestigungsunterlage zur Aufnahme von Faserbündeln beschrieben, bei dem die Faserbündel eine Länge von 1 bis 30 cm aufweisen und derart ausgebildet sind, daß die Fasern aufgrund der Flüssigkeitsströmung während der Filtration ihrer Länge nach zusammendrückbar und gegen die Befestigungsunterlage, auf deren Unterseite sie angebracht sind, anpreßbar sind. Während der Filtration strömt das zu filtrierende Medium gegen die Befestigungsunterlage und preßt die Fasern derart zusammen, daß ein durchlässiges Filterbett gebildet wird. Während der Abreinigung durch Rückspülung richten sich die Fasern in Strömungsrichtung auf, so daß der Rückstand abgeworfen und feine Feststoffteilchen von den Fasern abgelöst werden, so daß vielfach erneut gefiltert werden kann.

Bei diesem Faserbündel-Druckfilter ist eine Filtration feinster Verunreinigungen bei erträglichem Druckabfall nicht befriedigend möglich, da hierzu die durch die Anströmung gebildete Filterfaserschicht in ihrem Aufbau und damit ihrer Filterwirkung nicht ausreicht.

Aus der DE-PS 2 92 621 ist ein Filter, insbesondere für die Reinigung von industriellen und stadtischen Abwässern in einem von unten nach oben durchströmten vertikalen Filterbehälter mit mehreren gekreuzten Filterelementen aus horizontal ausgerichteten Faserbündein bekannt, deren Länge etwa dem Behälterdurchmesser entsprechen. Vorgeschaltet ist ein Bürstenfilterelement mit nach unten abstehenden längeren Bürsten aus gleichgerichteten Fasern, die nach unten auseinandergehen und dazu verhältnismäßig steif sein müssen.

ίο Dieses Bürstenfilterelement dient nur der Vorabscheidung von groben Verunreinigungen. Dieses Filterelement wird zur Reinigung ausgeschüttelt. Die anderen Filterelemente können nach Rückspülung zur Reinigung aus dem Gehäuse leicht herausgenommen werden.

Das Bürstenfilterelement eignet sich nicht für die Abscheidung feinster Verunreinigungen.

Aus der DE-OS 14 82 474 ist ein Bürstenfilter bekannt, auf dessen Befestigungsunterlage Faserbündel aus relativ kurzen Fasern, beispielsweise elektrostatisch aufgebracht sind. Die kurzen Fasern behalten bei der Filtration und beim Rückspülen ihre strömungsparallele Ausrichtung etwa bei. Auch dieses Filter eignet sich nicht für die Abscheidung feinster Verunreinigungen bei erträglichem Druckabfall.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Faserbündel-Druckfilter derart zu verbessern, daß feinste Teilchen bei ökonomischem Druckabfall abgeschieden werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei dem eingangs genannten Faserbündel-Druckfilter vor, daß die Faserbündel eine Länge von 30 bis 200 cm aufweisen und die Fasern im Filterbehälter so dicht gepackt sind, daß sie sich während der Filtration in Längsrichtung nicht wesentlich zusammendrücken und ihre Längsrichtung im wesentlichen parallel zur Strömungrichtung beibehalten.

Es hat sich gezeigt, daß Faserbündel mit dieser Länge von besonderem Vorteil zur Filtration von Flüssigkeiten und Gasen verwendet werden können, welche relativ kleine Mengen von kleinsten Verunreinigungsteilchen enthalten, die abzuscheiden sind. Die Filtration wird so geführt, daft die Strömung die Fasern zu Beginn der Filtration praktisch nicht zusammenpreßt und die unfiitrierte Flüssigkeit gleichmäßig und langsam tief in das Faserbündel eindringen kann. Dies bewirkt eine besonders wirksame Tiefenfiltration. Die Feststoffteilchen werden von den Fasern festgehalten, insbesondere durch Oberflächenhaftkräfte (van der Waalskräfte und elektrostatische Kräfte) aber auch aufgrund gewöhnlieher Siebwirkung.

Als Fasern haben sich u. a. sogenannte Spinnkabel als besonders vorteilhaft erwiesen. Unter Spinnkabeln sind Faserbündel zu verstehen, wie sie aus den Spinnbädern oder Trockenspinndüsen anfallen. Die Fasern können beispielsweise aus Polyester, Nylon, P.V.C., Polyacrylnitril, Viskose u. a. bestehen. Die Befestigung der Spinnkabel erfolgt beispielsweise an als Befestigungsunterlage dienenden Lochplatten, Stäben oder Rohren. Um die Tiefenfiltrationswirkung zu verbessern und ein Zusammendrücken der Faserbündel in Längsrichtung zu vermeiden, können die Fasern verschiedene Längen aufweisen, was ein seitliches Eindringen des zu filtrierenden Fluids bewirkt.
Gemäß einer Ausgestaltung sind die Faserbündel mit Gewichten beschwert. Sie können aber auch mit Schnüren oder Federn am Filterbehälterboden befestigt werden. Die Fasern zwischen den festgehaltenen oder beschwerten Faserbündeln werden dann vorzugsweise

seitlich zusammengepreßt und bilden ein dichtes Filterbett.

Bei großen Filterflächen ist es vorteilhaft, wenn die Eintrittsrohre und Rückspülrohre für die Zuleitung des zu filtrierenden Mediums bzw. der Rückspülflüssigkeit zu den Faserbündeln an ihren Enden mit Düsen versehen sind, weil diese die Verteilung sowohl bei der Filtration als auch bei der Rückspülung verbessern.

Das erfindungsgemäße Faserbündel-Druckfilter eignet sich vorzugsweise dort, wo aus dem zu filtrierenden Medium kleine Substanzmengen zu entfernen sind. Als Anwendungsgebiet sei die Wasserklarfiltration genannt, die bisher meist über Sandbecken erfolgt. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Reinigung von Kochsalzsolen, aus denen vor der Elektrolyse Kalzium- und Magnesiumsalze als Hydroxide entfernt werden müssen. Hier werden bei einer Faserbündellänge von 80 cm und einem Feststoffgehalt des zu filtrierenden Mediums von 30 bis 70 mg/1 und einem Durchsatz von ra. 7000 1/ m² χ h eine Standzeit von 9 Tagen erzielt. Das Filtrat zeigte während der gesamten Standzeit auf schwarzen Membranfiltern keinen meßbaren Rückstand.

Es hat sich gezeigt, daß die Qualität des Filtrates weitgehend von der Anzahl und Feinheit der Fasern beeinflußt wird. Bei richtiger Wahl ist eine Sterilfiltration möglich. Das Verfahren eignet sich somit auch für rückspülfähige, regenerierfähige Sterilfiltrationen. Auch radioaktiver Staub kann aus Luft oder einem anderen Gas ausfiltriert und mit Flüssigkeit, insbesondere Wasser, von den Fasern abgespült werden, die bzw. das dann einer Wasseraufbereitung zugeführt wird. Dies vermei det das Verwerfen von relativ voluminösen Luftfiltern mit radioaktivem Abfall. Das Druckfilter wird nach der Rückspülung mit Gas getrocknet. Die Anwendung ist jedoch nicht auf die genannten Beispiele beschränkt.

Die Faserbündel können in bekannter Weise an einzelnen Elementen befestigt und segmentweise rückgespült werden.

Es können Kunststoffasern mit verschiedenen Querschnittsformen verwendet werden, wie beispielsweise runde und mehreckige. Zur besseren Haftung von aus der Suspension abzutrennenden Partikeln hat sich vorzugsweise eine chemische Behandlung der Fasern als vorteilhaft erwiesen, durch die die Einzelfasern eine gewisse Aufrauhung erfahren.

Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Faserbündel-Druckfilters sind anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Filter in seiner einfachsten Ausführung,

Fig. 2 einen Ausschnitt eines oberen Teils von an einer Lochplatte als Befestigungsunterlage befestigten Faserbündeln mit kurzen und langen Fasern,

F i g. 3 einen Ausschnitt eines oberen Teils von Faserbündeln, wobei im Bereich der Umkehrung der Faserbündel Rückspülrohre vorgesehen sind,

F i g. 4 den unteren Teil von mit Gewichten beschwerten Faserbündeln,

F i g. 5 den unteren Teil von mit Schnüren zusammengefaßten und nach unten befestigten Faserbündeln und

Fig. 6 den oberen und unteren Teil eines abgewandelten Filters.

Das Faserbündel-Druckfilter nach Fig. 1 hat einen Filterbehälter aus einem Zylinderschuß 1, einem über eine Flanschverbindung 2 befestigten Deckel 3 und ei- b5 nem über eine weitere Flanschverbindung 4 befestigten Boden 5. Der Filterbehälter weist ferner einen Einlaßstutzen 6 für die zu filtrierende Suspension im Boden 5 und einen Auslaßstutzen 7 für das Filtrat im Deckel 3 auf. In diesem ist ferner ein weiterer Zulaufstutzen 8 für den Einlaß von Rückspülmedium, sei es Gas oder Flüssigkeit, und im Boden 5 ein Abflußstutzen 9 zur Entfernung der Filtratrückstände vorgesehen. Faserbündel 10 sind an einer mit Öffnungen versehenen Befestigungsunterlage 12 in Form einer Lochplatte in bekannter Weise befestigt. Die Fasern 13 des Faserbündel füllen den ganzen Querschnitt des Filterbehälters aus und ragen bis in dessen unteres Dritte!.

Fig. 2 zeigt eine Variante der Faserbündel nach Fig. 1 und unterscheidet sich von diesen durch eine Mischung von kurzen Fasern 14 und langen Fasern 15.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 sind Rückspülrohre 16 eingebaut, die gegen die Faserbündel 10 gerichtete Öffnungen 17 aufweisen, was eine verbesserte Verteilung des Rückspülmediums zur Folge hat. Zusätzlich kann im oberen Teil des Zylinderschussei 1 ein seitlicher Stutzen 23 zur seitlichen Rückspülung vorgesehen werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig.4 sind einzelne Faserbündel 10 mit Gewichten 18 beschwert, so daß eine teilweise seitliche Zusammenpressung der Fasern 14 und 15 der Faserbündel 10 erfolgt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 sind die Faserbündel 10 anstatt mit Gewichten beschwert und dadurch eingeschnürt mit Schnüren 19 bündelweise im Bodenteil des Filterbehälters an Querstangen o. dgl. befestigt. Zwischen den einzelnen auf diese Weise zusammengeschnürten Faserbündeln 10 sind freie Fasern 20 belassen.

Die Ausführungsform nach F i g. 6 sind im oberen und unteren Bereich der Faserbündel 10 Eintrittsrohre 21 für die Zuleitung des zu filtrierenden Mediums und Rückspülrohre 22 für die Zuleitung der Rückspülflüssigkeit zu den Faserbündeln 10 an ihren Enden mit Düsen versehen.

Im Betrieb wird während der Filtration das zu filtrierende Medium über den Einlaßstutzen 6 mittels einer nicht gezeigten Pumpe in den Druckfilterbehälter eingeleitet. Die Feststoffpartikel setzen sich auf ihrem Weg entlang den Fasern 14 und 15 der Faserbündel 10 ab und das klare Filtrat verläßt über den Auslaßstutzen 7 den Filterbehälter. Nach Sättigung der Faserzwischenräume mit Feststoffen, erkennbar am starken Druckanstieg im Filterkessel, wird die Mediumzufuhr über den Einlaßstutzen 6 und ein nicht gezeigtes Ventil im Auslaßstutzen 7 für den Klarlauf geschlossen. Es folgt nun eine Rückspülung mit Flüssigkeit oder Gas oder einem Gemisch aus beidem über den Zulaufstutzen 8 für Rückspülflüssigkeit und den Ablaufstutzen 9.

Die Filtration in Richtung der Schwerkraft hat den Vorteil, daß sich bei der Rückspülung mit Gas die im unteren Teil des Filterbehälters befestigten Fasern besser strecken.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Faserbündel-Druckfilter zum Filtrieren von Flüssigkeiten und Gasen mit vertikaler Achse, dessen lange Faserbündel an einer etwa rechtwinkelig zur Durchströmungsrichtung angeordneten durchströmbaren Befestigungsunterlage bündelweise, den ganzen Querschnitt eines Filterbehälters ausfüllend befestigt sind, von dieser nach unten herabhängen und bei der Filtration von unten nach oben angeströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbündel (10) eine Länge von 30 bis 200 cm aufweisen und die Fasern im Filterbehälter (1) so dicht gepackt sind, daß sie sich während der Filtration in Längsrichtung nicht wesentlich zusammendrücken und ihre Längsrichtung im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung beibehalten.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbündel (10) mit Gewichten (18) beschwert sind.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Eintrittsrohre (21) und Rückspülrohre (22) für die Zuleitung des zu filtrierenden Mediums bzw. der Rückspülflüssigkeit zu den Faserbündeln (10) an ihren Enden mit Düsen versehen sind.

4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbündel (10) aus längeren und kürzeren Fasern bestehen.