DK152892B - Fremgangsmaade til finfiltrering af vaesker og fiberbundt-trykfilter til gennemfoerelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til finfiltrering af væsker i et fiberbundt-trykfilter og et sådant fiberbundt--trykfilter, hvis fibre bundtvis er anbragt på et perforeret, horisontalt anordnet fastgørelsesunderlag, der ved filtreringen gennemstrømmes vertikalt, og hvorved fibrene efter endt filtrering renses ved hjælp af en returskyllestrøm.

Fra DE offentliggørelsesskrift nr. 1.482.474 kendes et fiberbundt-trykfilter med et i en lukket trykfilterbehol-der med vertikal længdeakse ca. vinkelret på gennemstrømnings-retningen anbragt, gennemstrømmeligt perforeret fastgørelsesunderlag til optagelse af fiberbundterne, hvorved dette består af relativt korte fiberbundter, der kan være anbragt elektrostatisk på fastgørelsesunderlaget. Efter endt filtrering, hvorved partiklerne, der skal fraskilles, i det væsentlige fraskilles på fiberbundterne og i mindre grad i disse, skal fiberbundterne renses ved hjælp af en returskyllestrøm. Partikler af fast stof, der fastholdes mellem fibrene i bundtet, kan, når· der er tale om meget korte fibre, der forløber omtrent parallelt med strømningsretningen, kun * afrenses meget ufuldstændigt. En fuldstændig rensning kan kun opnås uden for filterbeholderen og for det meste kun med mekanisk understøtning.

Ved et andet kendt finfilter (jf. US patentskrift nr. 1.833.315), hvis filterelement udviser korte fiberbundter med en diameter på ca. 3 mm og en længde på ca. 9 mm, er disse anordnet på en sådan måde i forhold til gennemstrømnings retningen, at de ved filtreringen ligger fiskeskælsag— tigt over hinanden og skråt i forhold til fastgørelsesunderlaget, således at filtreringen i det væsentlige sker på fiberbundterne og ikke i disse. Fiberbundterne rejses ved hjælp af en væske-returskyllestrøm. Derved oprives filterkagen og kan lettere skylles bort. For at muliggøre en tilstrækkelig rensning forsøges det ved skrålægning af fiberbundterne at forhindre indtrængning af smudspartikler. Også sådanne filterelementer skal til fuldstændig rensning udtages af filteret og renses uden for filteret, hvis de ikke udskiftes.

Fra DE patentskrift nr. 292.621 kendes et børstefilter, især til rensning af industri- og by-spildevand.

I en vertikal filterbeholder, der gennemstrømmes nedefra og opad, er der anordnet flere filterelementer med vandret rettede fiberbundter over kors, hvis længde omtrent svarer til beholderdiameteren. Foran disse filterelementer er der anordnet et børstefilterelement med nedad udstående, længere børster af ensrettede fibre, der går bort fra hinanden nedad og derfor skal være forholdsvis stive. Dette børste-filterelement tjener kun til for-fraskillelse af grovere urenheder. Det kan renses ved udrystning. De andre filterelementer kan efter rensning ved returskylning let udtages af huset.

Fra tysk brugsmønster nr. 1.963.821 kendes et børstefilter, hvis indsættelige og fjernelige filterelement består af en spiralformet børste, hvis børsterækker koncentrerer sig hen imod filterets udløbsstuds. Børstens fibre tjener som filtermiddel. Til regenerering skal børsten fjernes fra filterhuset og renses.

Også ved alle andre kendte filtre skal filterelementet efter gennemført filtrering altid renses, før det igen anvendes. Denne rensning foregår f.eks. ved returskylning med væske eller gas, ved afskrabning eller afskylning af filterkagen eller ved afslyngning, når der er tale om centrifugalrensningsfiltre. Efter tilendebragt rensning skal der for det meste anbringes et nyt filterlag, det være sig ved erstatning af hele filtermidlet eller ved opslæmning af et filterhjæl-pemiddellag, som er karakteristisk for opslæmningsfiltrering. Begge processer, både udtagningen af filterelementet og fornyelsen af filterlaget, er kostbare eller giver et stort forbrug af filtermaterialer.

Der kendes også fremgangsmåder til regenerering af filterhjælpemidler, hvor disse efter gennemført filtrering i tør eller våd form kan befris for iblandet smuds ved sigtning, udvaskning eller dekantering og genanvendes. Disse fremgangsmåder er imidlertid også omstændelige og/eller dyre.

Det er den foreliggende opfindelses formal at forbedre en fremgangsmåde af den i krav 1's indledning angivne art og en anordning af den i krav 31 s indledning angivne art således, at der også ved finfiltrering muliggøres en tilstrækkelig rensning af filterelementets fiberbundter uden fjernelse eller erstatning af dette og uden anvendelse af yderligere filterhjælpemidler.

Dette formål opfyldes ifølge opfindelsen med en fremgangsmåde som angivet i krav 1 og 2. Et fiberbundt--trykfilter, som er egnet til gennemførelse af denne fremgangsmåde, er angivet i krav 3-5.

Ved filtreringen kan de forholdsvis lange fibre sammentrykkes mop-agtigt i længderetningen, medens de ved returskylningen igen rettes ud. Herved bliver strømningen stærkt hvirvlet, og fibrene bevæger sig, hvorved de også gnides mod hinanden, således at partiklerne af faststof, som ved finfil treringen er trængt ind i bundtet mellem fibrene, pa denne ma de frigøres på grund af strømningskræfter og mekaniske kræfter. På denne måde opnås en høj rensningsgrad, saledes at der også uden udtagning af filterelementet opnås en lang brugstid.

Egnede er fibre, der børsteagtigt er anbragt på et strømningsgennemtrængeligt fastgørelsesunderlag, især en hulplade. Fastgørelsen kan foregå på den ene side eller begge sider af det vandrette fastgørelsesunderlag, der tjener som filterplade. Enkeltfibrene kan bestå af lange, korte, tykke eller tynde fibre eller en blanding af sådanne fibre.

En foretrukken udførelse består af en blanding af kortere og stærkere fibre. Herved danner de tykkere, kortere fibre et støttelag for de overliggende, tyndere og længere fibre. Filterfibrene kan være naturfibre eller spundne kunstfibre af enhver art samt fibre af specielle materialer, såsom grafit, metaller og glas.

Længden af fibrene retter sig efter finheden af urenhederne i væsken, der skal filtreres, og efter den ønskede filtreringsgrad. Finheden kan vælges således, at der kan gennemføres en sterilfiltrering.

Et filterelement af fastgørelsesunderlag og fiberbundter er egnet til indbygning i kendte filtreringsapparater. De enkelte filterelementer installeres således i en beholder, at de har en indbyrdes afstand, der mindst svarer til den anvendte fiberlængde.

Udførelsesformer for fiberbundt-trykfiltre ifølge opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen. På denne viser: fig. 1 et længdesnit gennem en filterbeholder, hvis filterelement er vist i returskylnings-tilstanden, fig. 2 filterbeholderen ifølge krav 1 i filtreringstilstanden, fig. 3 et længdesnit gennem en filterbeholder med et enkelt filterelement, fig. 4A et længdesnit gennem en hulplade som fastgørelsesunderlag, på hvilken fibrene er påpresset, fig. 4B et udsnit af hulpiaden ifølge fig. 4at fig. 5 et længdesnit gennem en hulplade som fastgørelsesunderlag, hvorpå fiberbundterne er indpresset i noter, fig. 6 et filterelement med opadrettede fiberbundter, fig. 7 et filterelement med nedadrettede fiberbundter, fig. 8 et filterelement ifølge fig. 7 i en filterbeholder med konisk bund og fig. 9 et tværsnit af et trykfilter med de nødvendige ind- og udløb.

Fig. 1 viser som nævnt et enkelt filterelement i returskylningstilstand efter filtrering og fig. 2 det samme element i filtreringstilstand. I en filterbeholder 1, er en hulplade som fastgørelsesunderlag 6 fastgjort mellem to flanger. Lange fibre 8 er bundtformigt fastgjort i hulpladen. Væsken med smudspartiklerne 10, der skal filtreres befinder sig i rummet over fastgørelsesunderlaget 6.

Under filtreringen, ved hvilken væsken, der skal renses, strømmer i retning af pilene i fig. 2, trykkes fibrene sammen og danner således et filterlag, der er så tæt, at smudspartiklernes gennemtrængen forhindres, og kun den rensede væske kan strømme igennem. Ved vending af strømningen under rensningsprocessen stiller fibrene 8 i fig. 1 sig i pilenes retning, og smudspartiklerne 10 forlader det nu ikke mere tilstedeværende filterlag sammen med returskylningsstrømmen. Ved vending af strømningsretningen dannes der straks igen det ønskede filterlag.

Fig. 3 viser et snit gennem et filterelement med flere kamre. Filterbeholderen 1 har et indløb for uklart medium 2 og et udløb for klart medium 3. Beholderen 1 er det igen som hulplade udformede fastgørelsesunderlag 6 delt i et rum for uklart medium 4 og et filtratrum 5. I fig. 3 vises både fibrenes tilstand 11' under filtreringen og 11 under returskylningen.

I fig. 4A og 4B er der som fastgørelsesunderlag 6 vist en hulplade på hvilken fibrene 8 af fiberbundtet 14 er presset ved hjælp af en profileret hulplade 6. De kan også være fastgjort med stænger 18 over fastgørelsesunderlaget 6's noter eller fordybninger. Til gennemgang af væske og gas er forhøjningerne af fastgørelsesunderlaget 6 forsynet med åbninger 17.

Ved udførelsesformerne ifølge fig. 6-8 er der på hulpladen 6 anbragt korte fibre 7 og længere fibre 8 forenet i bundter.

Fig. 6 viser fibrenes tilstand under returskylningen af trykfilteret. Herved presses returskylningsvæske via filterudløbet 3 for klar væske ind i rummet for klart filtrat 5, således at fibrene 7 og 8 på grund af returskylnings-strømmsn retter sig ud og på grund af returskylningen og den derved fremkaldte hvirveleffekt undergår en rensning. Væsken, der er ladet med partikler af fast stof, forlader filteret via indløbet 2 for, uklar.væske.

I fig. 7 findes rummet for klart filtrat 5 i den øvre del og rummet for uklart medium 4 i den nedre del af filterbeholderen 1. Derfor er fibrene 7 og 8 ved returskyl- ningen rettet nedad, og smudspartiklerne kan bevæge sig nedad i tyngdekraftens retning. Dette har en særlig fordel ved tørring af filterkagen som angivet i krav 2, da denne da i tør tilstand falder ned og let kan fjernes uden yderligere mekaniske hjælpemidler.

Ved udførelsesformen ifølge fig. 8 letter den i den nedre del af trykbeholderen 1 konisk udformede bund 9 fjernelsen af de uklarhedsdannende stoffer under returskylningen.

I fig. 9 findes der udover indløbet 2 for uklart medium og udløbet 3 for klart medium en indløbsstuds 15 og en udløbsstuds 16 for returskylningsmediet.

Ved driften af alle udførelsesformer for trykfilteret ledes forurenet væske ind i rummet for uklart medium 4 via indløbsstudsen 2, hvorved der ved en første, stærk strømning i filtreringsretningen foregår en sammenpresning af de korte fibre 7 og/eller de lange fibre 8, der er fastgjort til fastgørelsesunderlaget 6, og således afhængigt af presningen og fibrenes finhed dannes et mere eller mindre fint filterlag. Derefter foregår filtreringen indtil opnåelse af mætning eller tilstopning. Den rensede væske forlader filterbeholderen 1 via rummet 5 og udløbet 3 for klart filtrat.

Til rensning af filtermidlet standses væsketilløbet ved lukning af en ikke vist ventil i indløbsstudsen 2 og en ventil i udløbsstudsen 3. Derefter presses skylningsmedium via en returskylningsindløbsstuds 15 (fig. 9) ind i rummet 5 for klart filtrat. Ved passagen gennem fastgørelsesunderlaget 6 rettes filterfibrene 7 og/eller 8 hhv. fiberbundterne 14 i strømningsretningen. Partiklerne af fast stof, der hæfter til fibrene, afskylles derved og forlader som en suspension rummet for uklart medium 4 gennem udløbsstudsen 16. I tilslutning til rensningen kan der gennemføres en tørring med gas, fortrinsvis opvarmet gas. Efter denne rensning og tørring kan en ny filtreringscyklus begynde.

Ud over strømningen til sammenpresning af fibrene, der også kan foregå stødagtigt, kan der også anvendes en presseplade forsynet med huller til større sammenpresning af filterlaget.

Hvis de ifølge opfindelsen opbyggede filterelementer med fiberbundter anvendes i et pladefilter, er det fordelagtigt at opdele pladernes flader i nogle segmenter, for det første for at fiksere, vævet, der bærer fibrene, på en stor flade nedefter, og for det andet for at give fibrene noget sideværts hold under tilpresningen.

Der kan indbygges et stort antal ifølge opfindelsen opbyggede filterelementer i et filterhus. Hvis der er indbygget flere plader en filtreringsbeholder, kan ind- og udløbsledningerne forbindes således og forsynes med enkeltventiler, at fastgørelsesunderlagene f.eks. ved presningen af filterlaget kan påvirkes enkeltvis, således at der opnas det størst mulige tilpresning af fibrene på de enkelte filterelementer.

Hvis der ved filtreringen anvendes ganske fine, f.eks. varmebestandige formstof-fibre, kan presningen også foregå med damp, hvorved der samtidig sker en sterilisation af filtermidlet.

Ved væsker, hvor de frafiltrerede faste stoffer skal tørres, kan der eftertørres med varm gas. Til vakuumtørring kan filterelementerne og -huset være udformet således, at de kan opvarmes. Efter tilendebragt tørring returskylles der med gas, og det faste stof opfanges.

En særlig fordel ved en blanding af tykkere og tyndere fibre skal ses deri, at fibrene ved rensningen retter sig bedre, således at mellemrummet mellem fibrene forøges og fjernelsen af smudspartikler derved lettes. Der kan både anvendes tykkere fibre og tyndere fibre som de længste. F.eks. opnås der ved anvendelse af tykkere fibre som de længste ved sammenpresningen en art dybdelagsfiltrering, som virkningsmæssigt står på linie med en tildosering af filterhjælpemid— ler.

Anvendelsen af fremgangsmåden og trykfilteret ifølge opfindelsen er mangfoldig. Der kan således ikke blot gennemføres et stort antal forskellige filtreringer, tørringer, sterilisationer osv., men fibrene kan også anvendes ved katalytiske processer ved, at der fikseres katalysatorer og enzymer på dem. Her er fordelen den, at sådanne katalysatorer og enzymer kan renses og regenereres godt i selve filterbeholderen.

Også indbygningen af fiberbundtfilteret ifølge fig. 4B har vist sig velegnet som sikkerhedsfaktor i skueglas til rørledninger. Herved anbringes fastgørelsesunderlaget, altså hulpladen i skueglasfeltets midte. Men også en hulplade, der i en filterbeholder går forbi i højde med det dér anbragte skueglas, tillader en direkte kontrol af tilstanden af filterkagen i filteret.

Trykfilteret ifølge opfindelsen har også vist sig velegnet ved filtrering af radioaktive eller biologisk forurenede afgangsgasser og fjernelse af de på filtermidlerne dannede aflejringer. Som anvendelsesområde skal der her fremfor alt nævnes atomreaktorteknik og mikrobiologisk teknik.

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til finfiltrering af væsker i et fiberbundt-trykfilter, hvis fibre bundtvis er anbragt på et perforeret, horisontalt anordnet fastgørelsesunderlag, der ved filtreringen gennemstrømmes vertikalt, og hvorved fibrene efter endt filtrering renses ved hjælp af en returskylningsstrøm, kendetegnet ved, at fibrene med en længde på 1-30 cm på grund af den vertikale væskestrømning under filtreringen sammentrykkes i længderetnin-gen og presses mod fastgørelsesunderlaget til dannelse af et filterlag og efter endt filtrering rettes ud til afrensning i den modsatte retning ved hjælp af returskylningsstrømmen.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fibrene, der er renset med returskylningsstrømmen, tørres med en gasstrøm.

3. Fiberbundt-trykfilter til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 eller 2, med et i en lukket tryk-filterbeholder med vertikal længdeakse ca. vinkelret på gennemstrømningsretningen anbragt gennemstrømmeligt fastgørelsesunderlag til optagelse af fiberbundterne, kendetegnet ved, at fiberbundterne (14) har en længde 1-30 cm og er udformet således, at fibrene (7, 8) på grund af væskestrømningen under filtreringen kan sammentrykkes i deres længderetning og kan presses mod fastgørelsesunderlaget (6) .

4. Fiberbundt-trykfilter ifølge krav 3, k ende-tegnet ved, at fiberbundterne (14) er anbragt på undersiden af fastgørelsesunderlaget (6).

5. Fiberbundt-trykfilter ifølge krav 3, kendetegnet ved, at fiberbundterne (14) er presses ind i noter i fastgørelsesunderlaget (6) og eventuelt er fastgjort med stænger (18).