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VERFAHREN ZUM TRENNEN EINER SUSPENSION UNTER DRUCK IN
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EINER FILTERPRESSE MIT MEMBRANFILTERKAMMERN = ===c=========~===========~=====
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen einer Suspension unter Druck in
einer Filterpresse mit Membranfilterkammern, in einen festen Bestandteil, den Kuchen
und einen flüssigen Bestandteil, das Filtrat, wobei eine Membranfilterkammer von
einer Filterplßtte und einem zugeordnetem Rahmen gebildet ist und wobei der Rahmen
an seiner Unterseite und auf seiner Oberseite von einem Press- oder Segmentband
überspannt ist, upd wobei eine zwischen der Filterplatte und dem Rahmen angeordnete
Pressmembran, einen von der Filterplatte und dem Rahmen gebildeten freien Raum,
in einen Druckraum und einen Pressraum unterteilt, wobei der Druckraum in der Filterplatte
und der Pressraum im Rahmen angeordnet sind, und daß Ver- und Entsorgungsleitungen
angeordnet sind, wobei der Pressraum über mindestens eine Versorgungsleitung
mit
Suspension gefüllt wird und wobei anschließend der Druckraum mit einem Druckmedium
derart beaufschlagt wird, daß die Pressmembran in den Pressraum gedrückt wird-und
dadurch die Suspension zusammengepresst wird, so daß mittels der angeordneten Press-
oder Segmentbänder eine Trennung in Filtrat und Kuchen erfolgt und wobei das Filtrat
abgezogen und der Kuchen nach Beendigung des Trennvorgangs ausgetragen wird.
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Drei wesentliche Kriterien bestimmen den eigentlichen Trennvorgang;
die Anschwemmphase, die Filtrationsphase und die Pressphase.
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Voraussetzung für eine gute Trennung ist ein optimal durchlässiges
Filtermittel.An dem Filtermittel legt sich in der Anschwemmphase ein Filterhilfsmittel
an.
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Das Filterhilfsmittel rührt aus Festbestandteilen der Suspension her.
Beim Anlagern des Filterhilfmittels an dem Filtermittel ist es von allerhöchster
Wichtigkeit, dass in der Anschwemmphase der sogenannte Kuchenaufbau nicht zerstört
wird.
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Die an sich mikroskopisch kleinen Teilchen des Filterhilfsmittels
bauen sich bei der Anlagerung in der Anschwemmphase brückenartig auf. Sie verkeilen
sich Durchlässe für die Flüssigkeit bleiben frei. Die suspendierten Stoffe lagean
und auf den "Brücken" ab und bilden wieder Brücken. Innerhalb der Brücken läuft
die klare Flüssigkeit ab.
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Es trennen sich somit letiendlich die festen von den flüssigen Bestandteilen
von selbst, wenn die äußeren Vorraussetzungen hierfür geschaffen sind.
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Eine der Vorraussetzungen hierfür ist der störungsfreie Ablauf während
der Anschwemmphase in der bereits die Filtrationsphase eingeleitet wird. Zu einem
störungsfreien Ablauf gehören Gleichmäßigkeit im Fluß und im Druck und ein unbewegliches
Filtermittel.
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Bei Membranfilterkammern herkömmlicher Art wird die brückenbildende
Anlagerung in der Anschwemmphase und zu Beginn der Filtrationsphase dadurch nachteilig
beeinflußt, daß das, das Filtermittel bildende Press-bzw. Segmentband bewegt wird.
Die Bewegung geht von der Pressmembrane aus, an der das Press- oder Segmentband
anliegt.
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Beim Befüllvorgang des Pressraumes wird die Pressmembrane in den Druckraum
gedrückt. An der Membrane stützt sich das Press- oder Segmentband ab. Das Press-
oder Segmentband macht die gleiche Bewegung, wie die Pressmembrane.
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Beim derzeitigen Stand der Technik wird demnach das Press-oder Segmentband
während des gesamten Befüllvorganges bewegt. Es können sich keine Brücken bilden.
Der Trennvorgang wird schon von Anfang an gestört.
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Während der Anschwemmphase wird eine Brückenbildung unterbunden, die
einen ungehinderten Flüssigkeitsablauf in der Filtrationsphase behindert, bzw. nicht
erlaubt.
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Nicht nur, daß in der Filtrationsphase der Flüssigkeitsablauf gestört
und unvollkommen ist, kann es auch vorkommen, daß in der Pressphase schlechte Ergebnisse
bei hohem Zeitaufwand mit zu hoher Restfeuchte im Presskuchen erreicht werden.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der
Trennung einer Suspension in ihre festen und flüssigen Bestandteile zu schaffen
das eine schonende Anschwemmung während des gesamten Füllvorganges sicherstellt
und wobei Membranfilterkammern herkömmlicher Bauart einsetzbar sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Füllen
des Pressraumes mit Suspension der Druckraum evakuiert wird und daß nach erfolgter
Befüllung des Pressraumes mit Suspension der Unterdruck im Druckraum aufgehoben
und atmosphärischer Druck eingeleitet wird und daß daran anschließend der Druck
im Druckraum auf Überdrupk und allmählich auf Höchstdruck erhöht wird und daß der
Höchstdruck bis zur Beendigung des Pressvorganges beibehalten wird und daß nach
Beendigung des Pressvorganges wieder atmosphärischer Druck im Druckraum hergestellt
wird.
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Durch den Unterdruck im Druckraum noch vor Befüllen des Pressraumes
mit Suspension wird die Pressmembran an den Grundkörper der Filterplatte angelegt.
Durch die Evakuierung des Druckraumes wird durch den atmosphärischen Druck im Pressraum
die Pressmembran in den Druckraum hineingepresst. Die Pressmembran legt sich am
Grundkörper der Filterplatte fest an. Das feste Anlegen der Pressmembran am Grundkörper
unterbindet auch ein Bewegen des Press-oder Segmentbandes, das sich an der Meßmembran
abstützt.
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Dadurch daß vor Beginn des Befüllvorganges die Membrane in eine absolut
unbewegliche Stellung durch Anlegen an den Grundkörper gebracht worden ist, kann
sich auch das Press- oder Segmentband nicht mehr bewegen. Während der Anschwemmphasekönnen
sich somit ungestört die Brücken aufbauen,
die schon nach kurzer
Anschwemmzeit für ein klares Filtrat sorgen. Außerdem ist der Filtratablauf während
der Filtrationsphase vollkommener und schneller, so daß auch in der Pressphase nurmehr
eine geringere Menge an Flüssigkeit ausgepresst werden muß, was wiederum eine Presszeitverkürzung
zur Folge hat.
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In Ausgestaltung der Erfindung können einem Pressraum zwei Druckräume
zugeordnet sein, die beide evakuiert werden.
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Das hat den Vorteil eines noch schnelleren Trennungsver laufs durch
zweiseitige Pressung.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann die Evakuierung des Druckraumes
über die bereits in der Membranfilterkammer vorhandene Druckleitung erfolgen.
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Dadurch ist es möglich bereits vorhandene Membranfilterkammern für
das erfindungsgemässe Verfahren zu verwenden.
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in der Anschwemmphase Bei der herkömmlichen Arbeitsweise war eine
Relativbewegu zwischen der Pressmembrane und dem Press- oder Segmentband erst beseitigt,
wenn der Innendruck im Pressraum die Pressmembrane bis an den Grundkörper der Filterplatte
ganz zurück gedrückt hatte. Bis dahin konnte keine Brückenbildung stattfinden; die
Anschwemmung wurde behindert Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es jetzt möglich
schon nach relativ kurzer Anschwemmzeit ein klares Filtrat zu erzielen. Dadurch
ist der Entwässerungsprozeß schneller und vollkommener, als dies bisher der Fall
war. Darüberhinaus läßt sich das vorgeschlagene Verfahren mit Membranfilterkammern
herkömmlicher Bauart durchführen.
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Nachfolgend wi an einem Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Verfahren
erläutert, wobei zur Unterstützung des Verständnisses eine prinzipmäßige Figurenzeichnung
beigefügt ist.
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Es zeigen: Figur 1: Eine Membranfilterkammer in Ruhestellung im Schnitt
Figur 2: Eine Membranfilterkammer bei der der Druckraum evakuiert ist (Schnittbild)
Figur 3: Ein Schnittbild durch eine Membranfilterkammer in der Pressphase Figur
4: Ein Schnittbild einer Membranfilterkammer bei der ein Rahmen von zwei Filterplatten
begrenzt ist.
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Eine Membranfilterkammer 1 wird von einer Filterplatte 2 und einem
Rahmen 3 gebildet. An der Oberseite und an der Unterseite des Rahmens 3 ist ein
Press- oder Segmentband 4 vorbei geführt. Eine Pressmembran 5 ist zwischen der Filterplatte
2 und dem Rahmen 3 befestigt angeordnet. Die Pressmembrane 5 unterteilt einen von
der Filterplatte 2 und dem Rahmen 3 gebildeten freien Raum in einen Druckraum 6
und einen Pressraum 10. Dabei ist der Druckraum 6 in der Filterplatte 2 und der
Pressraum 10 im Rahmen 3 angeordnet.
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Über eine Versorgungsleitung 9 wird der Pressraum 10 mit Suspension
gefüllt. Eine Leitung 7 ist mit dem Druckraum 6 verbunden; über die wird der Druckraum
6 entweder evakuiert oder mit einem Druckmedium beaufschlagt. Unterhalb des, an
der Unterseite des Rahmens 3 verlaufenden Press- oder Segmentbandes 4 ist eine weitere
Filterplatte 2-angeordnet.
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Diese weitere Filterplatte 2 ist auf ihrer dem Press-oder Segmentband
4 zugewandten Seite mit einer Filtratablaufeinrichtung 8 versehen. Statt einer weiteren
Filterplatte 2 kann hier auch eine Vollkammer als Endkammer vorgesehen werden. Die
Pressmembrane 5 ist ebenfalls mit einer Filtratablaufeinrichtung 8 ausgestattet.
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In Figur 1 ist eine Membranfilterkammerl in der Ruhestellung dargestellt.
Die Pressmembrane 5 verläuft in Nullstellung völlig plan zwischen der Filterplatte
2 und dem Rahmen 3.
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Vor dem Befüllen des Pressraumes 10 mit Suspension wird der Druckraum
6 über die Leitung 7 evakuiert. Es entsteht ein Bild wie in Figur 2 dargestellt.
Der atmosphärische Druck im Pressraum 10 drückt die Pressmembran 5 in den Druckraum
6 hinein, sodaß sich die Pressmembran 5 am Grundkörper11 der Filterplatte 2 ganz
anlegt.
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Das-feste Anlegen der Pressmembran 5 an den Grundkörper 11 verhindert
ein Bewegen des Press- oder Segmentbandes 4 das sich an der Pressmembran 5 abstützt.
Beim Einleiten von Suspension über die Versorgungsleitung 9 in den Pressraum 10
wird sofort das Press- oder Segmentband an die Pressmembran angelegt, weil sofort
eine Separation in feste und flüssige Bestandteile erfolgt. Während die flüssigen
Bestandteile durch das Press- oder Segmentband über die Filtr#tablaufeinrichtung
8 abgeführt wird, lagert sich der feste Bestandteil auf dem Press-oder Segmentband
4 an. Dies ist nun der Beginn der Anschwemmphase, bei der die Brücken gebildet werden.Durch
die in den Druckraum 6 der Filterplatte 2 quasi zurückgezogene ~ Pressmembrane 5
schon vor Beginn des Befüllungsvorganges,ist die Pressmembrane 5 in eine absolut
unbewegliche Stellung gebracht worden, so daß die Brückenbildung rasch und ungestört
aufgebaut werden kann, so daß sich schon nach kurzer Anschwemmzeit ein klares Filtrat
ergibt.
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Erst wenn der Pressraum 10 ganz mit Suspension gefüllt ist,wird der
Unterdruck im Druckraum 6 über die Leitung 7 aufgehoben und über die gleiche Leitung
atmosphärischer Druck eingeleitet. Die Anschwemmphase ist nun beendet.
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Die schon während der Anschwemmung begonnene Filtration wird nun du#rch
den leichten Druck der aufgeblähten Pressmembran 5 intensiviert. Dies geht solange,
bis die Pressmembrane 5 ihre waagerechte Stellung eingenommen hat.
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Durch Einleiten von Überdruck über die Leitung 7 in den Druckraum
6 wird die Pressmembrane 5 auf die Suspension gedrückt; nunmehr aber in den Pressraum
10 hinein. Die Figur 3 veranschaulicht die Stellung der Pressmembrane 5 bei Erreichen
des Höchstdruckes in der Pressphase.
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Nach beendeter Trennung der -Suspension in feste und flüssige Bestandteile
wird die Filterplatte 2 mit dem Press- oder Segmentband 4, das an der Unterseite
des Rahmens 3 angeordnet ist, getrennt. Der trockene Filterkuchen fällt aus dem
Pressraum 10 auf das darunter liegende Press- oder Segmentband 4 und wird abtransportiert.
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In Figur 4 ist veranschaulicht, wie einem Pressraum 10 in einem Rahmen
3 zwei Druckräume 6 zugeordnet sind. Dabei veranschaulicht die strichlierte Linie
12 das Innere einer Membranfilterkammer vor Befüllen des Pressraumes mit Suspension
und die durchgezogene Linie 13 zeigt den Zustand einer Membranfilterkammer kurz
vor Beendigung des Pressvorganges.
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