DE3049769A1

DE3049769A1 - Method and filter for separating filterable particles from a liquid suspension

Info

Publication number: DE3049769A1
Application number: DE19803049769
Authority: DE
Inventors: B Dahlloev; S Ragnegard
Original assignee: HEDEMORA VERKSTAEDER AB
Current assignee: HEDEMORA VERKSTAEDER AB
Priority date: 1979-08-13
Filing date: 1980-08-13
Publication date: 1982-02-25

Description

Verfahren und Filter zur Aussonderung filterfähiger Teilchen aus einer flüssigen Suspension.

Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Aussonderung filterfähiger Teilchen aus einer flüssigen Suspension, z.B. zur Weißwasserklärung für Papiermaschinen oder zur sonstigen Flüssigkeitsklärung in der Zellulose-, Papier- und Pappeindustrie, unter Verwendung beweglicher, zyklisch arbeitender Filterelemente, die nacheinander und wiederholt einen Betriebszyklus durchlaufen, bei dem eine die Teilchen enthaltende Schicht auf den Filterelementen sukzessiv unter dem Einfluß einer einwirkenden Druckdifferenz aufgebaut wird, und eines separaten Filtermediums, im folgenden Versüßer genannt, das mit Beginn eines jeden Betriebszyklus gleichfalls unter dem Einfluß der Druckdifferenz auf die FiI-terelemente aufgebracht wird, wonach am Endabschnitt des Betriebszklus die aus dem Teilchen und dem Versüßer bestehende Pulpe, im folgenden Teilchenpulpe genannt, von den Filterelementen entfernt wird.

Die an den Filterelementen herrschende Druckdifferenz wird mit Unterdruck, Druck oder Schwerkraft erzeugt, und der Versüßer wird gewöhnlich in die Suspension eingemischt.

Beispiele von Filtern mit den oben genannten Filterelementen sind Scheibenfilter, Trommelfilter oder Bandfilter usw. Ein Scheibenfilter ist ein rotierendes Filter, das auf einer rohrförmigen Achse eine Anzahl von Scheiben trägt, die Seite an Seite und nahe beieinander angeordnet sind und auf jeder Seite eine Filterfläche aufweisen. Jede Scheibe kann aus einer

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Anzahl sektorförmiger Filterelemente bestehen, die jeweils mit einem eigenen Kanal in der Achse verbunden sind, welcher zur Abführung des Filtrats dient. Trommelfilter haben eine rotierende Filtertrommel, die längs ihres Umfangs in Filterelemente unterteilt ist, von denen Filtratkanäle zur Trommelachse führen.

In der Zellulose-, Papier- und Pappeindustrie besteht ein erhöhtes Bedürfnis für eine bessere Klärung des Prozeßwassers, das aus der Anlage ausgegeben werden oder im geklärten Zustand erneut verwendet werden soll. Während dieser Klärung werden Fasern und/oder andere filterfähige Stoffe aus dem Prozeßwasser ausgesondert.

Ein Beispiel hierfür ist die Weißwasserklärung für Papiermaschinen. Hier besteht ein erhöhtes Bedürfnis für noch reineres Weißwasser, und gleichzeitig haben viele moderne Papiermaschinenkonstruktionen einen höheren Anteil filterfähiger Stoffe im dem Weißwasser

20 ■ als es bisher üblich war.

Um eine solche Klärung des Weißwassers sicherzustellen, daß es z.B. in der Anlage als Brausewasser verwendet oder abgeführt werden kann, ist ein so hoher Klärwirkungsgrad erforderlich, daß dies kaum mit den gegenwärtigen Filterverfahren erreicht werden kann, die zur Handhabung großer Mengen von Weißwasser bestimmt sind. Während der Herstellung von Papier auf der Basis von kurzfaseriger Pulpe mit einer Mischung von langfaseriger Pulpe als Verstärkungspulpe wird die letztere allein oder gemischt mit anderer Pulpe, beispielsweise Versüßer, verwendet. In vielen Fällen ist der Anteil der Verstärkungspulpe so gering, daß annehmbare Filterergebnisse nicht erzielt werden, wenn eine Teilung

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unter zwei hintereinander geschalteten Filtern zur Weißwasserklarung vorgesehen ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der vorstehend beschriebenen Art anzugeben, das zur Aussonderung filterfähiger Teilchen aus einer flüssigen Suspension dient und durch das man einen höheren Klärgrad und eine höhere Kapazität der Filterelemente sowie damit eine bessere Wirtschaftlichkeit als bisher möglich erreicht.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst worden, daß das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ausgebildet wurde.

Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auch auf ein Filter nach dem Oberbegriff des Anspruchs zur Aussonderung filterfähiger Teilchen aus einer flüssigen Suspension. Um eine bessere Filtratklärung und eine ■ höhere Ausbeute an Fasern zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß ein solches Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 3 ausgebildet ist.

Kurz gesagt, hat das Filter zwei Zulaufkästen. In den zuerst angeordneten (gesehen in Arbeitsrichtung des Zyklus) werden Versüßer und Vorfiltrat aus dem Filter sowie möglicherweise ein gewisser kleinerer Anteil der zu klärenden Flüssigkeit eingeführt, so daß eine gute Filterschicht mit einem geringen Anteil feiner abdichtender Teilchen zuerst auf die Filterelemente aufgebracht wird. In den anderen Zulaufkasten wird nur die zu klärende flüssige Suspension eingeführt.

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Die Erfindung wird im folgenden ausführlicher anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, von denen Fig. 1 und 2 zwei Flußdiagramme zeigen, die zwei unterschiedliche Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung für die Weißwasserklärung bei Papiermaschinen darstellen. In den beiden Figuren sind übereinstimmende Bezugszeichen zur Bezeichnung derselben oder ähnlicher Prozeßschritte verwendet.

Das Filterverfahren läuft in zwei Stufen ab, die in den Figuren allgemein mit 2 und 4 bezeichnet sind. In jeder Stufe ist ein Filter 6 bzw. 8 vorgesehen. Die Filter und 8 können identisch ausgebildet sein und sind von der vorstehend beschriebenen Art, deren konstruktive Einzelheiten dem Fachmann bekannt sind und deshalb hier nicht genauer beschrieben werden müssen.

Das Verfahren basiert auf der Verwendung einer Hilfsfaserpulpe, im folgenden Versüßer genannt, die in Ver- - bindung mit der Filtrierung laufend auf die Filterelemente aufgebracht wird. Die Filterelemente sind mit Drahtgewebe oder anderem perforiertem Material ausgekleidet. Die Einführung des von außen kommenden Versüßers in die Suspension ist durch den Pfeil 10 dargestellt. Das zu klärende Weißwasser wird entsprechend dem Pfeil 12 eingeführt. In dem Fachmann bekannter Weise werden die Filtrate an den jeweiligen Filtern geteilt in ein trübes Filtrat 14 bzw. 18 von geringerem Klärgrad und ein klares Filtrat 16 bzw. 20 eines höheren Klärgrades erhalten. Die sukzessiv aus den ausgefilterten Fasern und den Fasern des Versüßers während des Betriebs des Filters aufgebaute Filterpulpe wird mit einer sogenannten Abführungsbrause entfernt. Die entfernte Pulpe, im folgenden Abführungspulpe genannt,

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wird entsprechend der Linie 22 für das Filter 6 und den Linien 24 für das Filter 8 geführt. Für die Brausen wird ein Teil des klaren Filtrats des Filters 8 verwendet, was durch die Pfeile 20' und 20" dargestellt ist.

Wie aus dem in Fig. 1 gezeigten Flußdiagramm hervorgeht, wird über 12 ankommendes Weißwasser mit Vorfiltrat der Filter 6 und der Abführungspulpe 24 des FiI-ters 8 in geeigneter Dosierung vor der Einführung auf das Filter 6 gemischt. Die Abführungspulpe 24 dient hier als Versüßer im Filter 6. Das klare Filtrat 16 aus dem Filter 6 wird mit dem von außen gemäß 10 kommenden Versüßer und mit dem Vorfiltrat 18 des FiI-ters 8 gemäß einer geeigneten Dosierung gemischt, bevor es zur Filtration in das letztgenannte Filter eingeführt wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung und aus dem Flußdia-■ gramm sollte es klar sein, daß in dem Verfahren gemäß Fig. 1 zur Klärung von Weißwasser der Versüßer durch beide Verfahrensstufen im Gegenstrom zu dem zu klärenden Weißwasser geführt wird. Das geklärte Weißwasser wird bei 20"' abgeführt, und der gebrauchte Versüßer sowie die in beiden Filterstufen gewonnene Pulpe werden gemäß 22 abgeführt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 arbeitet nach demselben Gegenstromprinzxp und unterscheidet sich gegenüber dem nach Fig. 1 darin, daß das Verfahren mit Filtern durchgeführt wird, welche zwei Einlasse aufweisen, und zwar einen für Versüßer und Vorfiltrat aus dem betreffenden Filter und einen für die zu klärende Flüssigkeit, wobei diese mit 12' und 16* bezeichnet

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.if..

sind. Der zweite Einlaß ist, wie aus der Figur hervorgeht, hinter dem ersten Einlaß angeordnet, in Arbeitsrichtung des Filterzyklus gesehen. Dadurch, daß die zu filternde Flüssigkeit in das Filter an einer Stelle eingeführt wird, wo sich bereits eine Hilfsfilterschicht infolge des vorher eingeführten Versüßers aufbauen konnte, wird eine wirksamere Filterung in beiden Filterstufen erzielt.

Ein Verfahren der Art, wie es aus Fig. 2 hervorgeht, kann die folgenden Strömungswerte und Faseranteile in den verschiedenen Verfahrensstufen aufweisen.

Tabelle 1

Fasern 1000 g/min

Strömung Liter/min

Faseranteile Gramm/Liter

Versüßer (Ve r s ü ß e r
+ aus Stufe 2 gewonnene Pulpe)
für Stufe 1
(Einlaß 1) 148

Weißwasser für

Stufe 1 (Einlaß 1) 32

Rezirkuliertes Vorfiltrat für Stufe 1 (Einlaß 1) 12

Weißwasser für

Stufe 1 (Einlaß 2) 48

Versüßer + aus Stufe 1 gewonnene Pulpe 219

Klarfiltrat aus Stufe 1 für Stufe 2

4200 8000

7000

12000 4400

35

1,7

50

(Einlaß 2)	8	19400	0	,4
Versüßer für Stufe 2 (Einlaß 1)	140	4000	35
Rezirkuliertes Vor- filtrat für Stufe 2 (Einlaß 1)	3	14000	0	,2
Klarfiltrat aus Stufe 2	0,7	19600	0	,035

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Die Faseranteile werden erkennbar ausgehend von 4 Gramm/Liter in dem ankommenden Weißwasser auf 0,035 Gramm/Liter in den geklärten Weißwasser verringert. Dies ergibt einen Klärwirkungsgrad von 99%. 5

Mit einer Testeinrichtung war es möglich, Filtertests mit hoher Genauigkeit zu simulieren. Diese Tests, die aus der folgenden Tabelle hervorgehen, zeigen den Viert von Einzelfiltern mit Doppeleinlagen bei den beschriebenen Strömungsführungen sowie eine zweistufige Filtrierung mit Gegenströmung von Versüßer und Weißwasser,

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Tabelle 2

Art

10

15

20

Test Simulierte Nr. Drehgeschwindigkeit des Filters U/min

Anteil Vor- Faseranteile

filtrat des im Klarfil-

Gesamt-Fil- trat mg/Li-

trats % ter

übliche einstufige Filtration, ein Einlaß, chemische Pulpe als Versüßer

1-2 3-4

0,5 0,7

Simulierte einstufige Filtration mit zwei Einlassen, chemische Pulpe als Versüßer

5-7

0,7

Simulierte zweistufige Weißwasserklärung (Filter mit einem Einlaß), Faseranteile im Weißwasser 3560 mg/Liter, Tests 11-15: Stufe 1 Tests 31-34: Stufe 2 chemische Pulpe als Versüßer

11-12	2,0
13-15	1,5
31-32	0,67
33-34	1,0

übliche Einschrittfiltration, ein Einlaß, mechanische Pulpe als Versüßer, Faseranteile in dem Weißwasser 3560 mg/Liter

41-42	0	,67
43-44	1	,0
46-48	1	,5

Berechnete mögliche Filterbelastung in Liter Filtrat pro m² Filterfläche und Minute

72
80

38 56

67

68

25	420
31	312
41	7
44	8

89

70

19

162

31	152
33	267
39	296

27 35 50

CO ■»3 CD CD

Ein Vergleich zwischen den Tests 1 bis 4 einerseits und den Tests 5 bis 7 andererseits zeigt, daß die Faseranteile im Klarfiltrat sowie die berechnete mögliche Faserbelastung verbessert wurden in einem FiI-ter mit einem separaten Einlaß für Versüßer, der vor einem separaten Einlaß für Weißwasser angeordnet ist.

Ein Studium der erhaltenen Vierte bei der simulierten zweistufigen Weißwasserklärung zeigt, daß ein noch besserer Klärwirkungsgrad als aus der Tabelle ersichtlich erzielt wurde. Die Faseranteile fielen auf 0,007 bis 0,008 Gramm/Liter ausgehend von 3,56 Gramm/Liter ab. Ferner nimmt die mögliche Faserlast beachtlich zu, verglichen mit der üblichen einstufigen Filtration sowie einer einstufigen Filtration mit zwei Einlassen.

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Aussonderung filterfähiger Teilchen aus einer flüssigen Suspension, z.B. Weißwasserklärung für Papiermaschinen oder zur sonstigen Flüssigkeitsklärung in der Zellulose-, Papier- und Pappeindustrie, unter Verwendung beweglicher, zyklisch arbeitender Filterelemente, die nacheinander und wiederholt einen Betriebszyklus durchlaufen, bei dem eine die Teilchen enthaltende Schicht auf den Filterelementen sukzessiv unter dem Einfluß einer einwirkenden Druckdifferenz ausgebaut wird, und eines separaten Filtermediums, im folgenden Versüßer genannt, das mit Beginn eines jeden Betriebszyklus gleichfalls unter dem Einfluß der Druckdifferenz auf die Filterelemente aufgebracht wird, wonach am Endabschnitt des Betriebszyklus die aus den Teilchen und dem Versüßer bestehende Pulpe, im folgenden Teilchenpulpe genannt, von den Filterelementen entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Suspension sukzessiv durch mindestens zwei Stufen jeweils einer Gruppe der zyklisch arbeitenden Filterelemente geführt wird und daß der Versüßer in die letzte Stufe von außen und in die vorhergehende Stufe mit der in der nachfolgenden Stufe entfernten Teilchenpulpe eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Filterstufen zumindest ein größerer Teil der Teilchensuspension separat nach Einführung des Versüßers während eines jeden Betriebszyklus eingeführt wird.

3. Filter zur Aussonderung filterfähiger Teilchen aus einer flüssigen Suspension, z.B. zur Verwendung in

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einer oder mehreren Filterstufen bei einem Verfahren nach Anspruch 2, mit beweglichen, zyklisch arbeitenden Filterelementen, die so angeordnet sind, daß sie sukzessiv und wiederholt einen Betriebszyklus durchlaufen, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Druckdifferenz an den Filterelementen während eines bestimmten Teils des Betriebszyklus und mit Einlaßvorrichtungen zur Einführung der flüssigen Suspension und einer Suspension von Filterpulpe als Feinfilter

TO an den Filterelementen, dadurch gekennzeich net, daß, gesehen in der Arbeitsrichtung des Betriebszyklus, ein erster Einlaß für die Suspension der Filterpulpe und danach ein zweiter Einlaß für mindestens einen größeren Teil der flüssigen Suspension

15 vorgesehen ist.

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