NO781579L - Fremgangsmaate og anordning til kontinuerlig filtrering av suspensjoner - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning til kontinuerlig filtrering av suspensjoner

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for diskontinuerlig filtrering av suspensjoner ved utenfra virkende pressetrykk i et trykkammer e.l. som frembringer dette trykk, samt en anordning til utførelse av fremgangsmåten og med et trykkammer av i det minste i foranderlig avstand til hverandre anordnede trykk-flater e.l.

Det er kjent filterpresser, hvor den mellom filterdukene innesluttede suspensjon presses ut gjennom membraner som utenfra settes under,hydraulisk eller pneumatisk trykk. Den i et filter-kammer ifylte suspensjonsmengde forblir i dette kammer til slutten av filtreringsoperasjonen.

For en ønsket høy gjennomsnittskapasitet må mange slike filterkammere parallellkobles, hvilket leder til en omfattende installasjon av apparater og også til et høyt energiforbruk for trykkøkningen i det store - av de enkelte volumers sum sammen-satte - totalvolum bak membranene. Økning av filtreringshastig-heten er bare mulig ved trykkøkning, hvorved strukturviskositeten og tixotropien hos de suspensjoner som skal avvannes, for nesten alle teknisk viktige substanser bare tillater en meget langsom trykkøkning, hvilket fører til en lav kapasitet.

Lignende mangler er beheftet med en filterpresse ifølge U.S. patent 1 308 943, som har etter hverandre vekselvis anordnede trykkputer og filterposer, hvis tømning er tidskrevende og meget vanskelig. Utover dette har det vist seg at for særlig viskøst slam fører behandlingen i slike filterkammere også da til utilstrekkelig avvanningsgrad, når slammet vandrer gjennom flere etter hverandre koblede filterkammere.

Oppfinnelsen har til hensikt å tilveiebringe en billig og enkel filtreringsfremgangsmåte samt en dertil egnet anordning som ved unngåelse av de ovennevnte mangler ved høy kapasitet skaper et høyt tørrinnhold i pressekaken under hensyntagen til de for hver suspensjon karakteristiske avvanningsegenskaper.

Ved en fremgangsmåte for oppnåelse av denne hensikt en-dres pressekakens struktur ved hjelp av skjærkrefter etter pres-ning av suspensjonen i trykkammeret og før inntredelsen av den oppståtte pressekake i det minste i et følgende trykkammer. De oppståtte pressekaker skal derved i det minste delvis bøyes eller rives istykker mellom trykkamrene.

Den suspensjon som skal avvannes,føres gjennom flere etter hverandre anordnede trykkammere, hvori filtrat presses ut under statisk trykk. Ifølge oppfinnelsen utsettes den suspensjon som skal avvannes i det første trykkammer for et kontinuerlig økende pressetrykk, hvis økningshastighet og maksimum bestemmes av sus-pensjonens avvanningsegenskaper. Utover dette kan trykket i en pressesone tilta i forhold til pressetrykket ved den foregående pressesone.

Innenfor rammen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ligger det også for avvanning av kommunalslam å presse dette i en første pressesone med langsom trykkøkning og et trykk på opptil ca. 1 bar og utsette dette i det minste i en følgende pressesone for en - i forhold til den første pressesone - hurtig trykkøkning med et trykk på opptil ca. 3 bar. Kommunalslammet i en tredje pressesone utsettes fordelaktig ved meget hurtig trykkøkning for et trykk på opptil ca. 10 bar.

Erfaring har vist at kapasiteten hos periodisk arbeidende filterpresser kanøkes betraktelig ved en anordning ifølge oppfinnelsen, hvor det finns i det minste to éttervhveråndre- koblede trykkammere samt i det minste to, felles for disse, bevegelige filtermedier, f.eks. filterduker, som opptar suspensjonen mellom seg og som løper omtrent parallelt med trykkflatene og mellom trykkamrene'er ført over en krum flate.

Ifølge et ytterligere trekk ved anordningen ifølge oppfinnelsen bør den krumme flate være dannet av mantelveggen av en styrevalse eller -trommel, som ifølge et ytterligere trekk kan være koblet etter ytterligere en styretrommel. I sistnevnte til-felle er filterdukene sett i tverrsnitt anbragt omtrent meander-formet på styrerullene, slik at pressekaken først bøyes i den ene retning og deretter i den motsatte retning.

Ifølge oppfinnelsen tjener som pressflater ved trykkammeret på den ene side en faststående pressplate og på den andre side en pressplate som kan innstilles i avstand like overfor denne, idet den bevegelige pressplate kan bringes i bevegelse både hydraulisk eller pneumatisk og mekanisk. Det har vist seg fordelaktig istedenfor stive pressplater å anvende elastiske membraner.

Ifølge enda et trekk ved oppfinnelsen er filtermediene hhv. de endeløse filterduker ført slik over styreruller at de foran det første trykkammer danner en innløpstrakt eller en inn-løpsrenne for suspensjonen.

En U-formet anordning av de enkelte trykkammere i forhold til hverandre har vist seg særlig fordelaktig.

De enkelte trykkammere kan ifølge oppfinnelsen lukkes slik i sideretningen ved hjelp av randvulster eller lignende tet-ningsmidler at de enkelte pressplater kan anbringes såvel hori-sontalt som vertikalt eller i hellende stilling.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere nedenfor under hen-visning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser en presseanordning i skjematisk tverrsnitt og fig. 2 er en illustrasjon som viser pressforløpet.

I den på fig. 1 viste utførelse av en pressanordning P er tre-trykkammere 3,4,5, som hver er laget av en stiv pressplate 1 samt av en bevegelig pressplate 2, anordnet slik at de sett i tverrsnitt omtrent danner en U. Hver bevegelig pressplate 2 er over et stempel 6 forbundet med et stempel 7 i et sylinderkammer 8, som gjennom hydrauliske ledninger 9,10 kan påvirkes ved hjelp av en trykkvæske for å bevege den bevegelige pressplate 2 i pil-retningen z for å forandre pressplatenes avstand a.

På de mot hverandre vendte sider er pressplatene i og 2 utstyrt med spor 11. Sidetetningen av trykkammerrommet 12 dannet av spalten mellom pressplatene 1,2 tilveiebringes av tetningsele-menter 13 anordnet ved spaltens ender. De på pressplatenes 1,2 endesider 15 anordnede tetninger er elastiske vulster 14.

Gjennom spalten mellom pressplatene er det ført,, to filterduker 20,21, som mellom to nærliggende trykkammere 3,4 hhv. 3,5 er lagt om styretromler 22 med radius r med en omslutnings-vinkel w på f.eks. 90°. Henvisningstallene 23 betegner ytterligere føringsruller for filterduke.ne eller silbanene.

En suspensjon R som skal avvannes tilføres i området for en av filterdukene 20,21 dannet, i retning mot pressplatene 1,2

avsmalnende innløpsrenne 24, når avstanden a mellom pressplatene 1,2 er forholdsvis stor. Deretter skjer stengningen av trykkammeret 3 ved hjelp av stemplet 7, hvilket også skaper det for fil-treringsforløpet nødvendige pressetrykk i kammerrummet 12. Naturligvis kan stengnings- og pressetrykket tilveiebringes på annen måte, f.eks. ved hjelp av direkte med den hydrauliske

væske eller med pressluften påvirkede elastiske eller stive membraner, mekanisk påvirkede vinkelvektstenger osv. Likeså er det overlatt til de rådende forhold å løse avtetningen av hvert fil-terkammer 12 ved hjelp av elastiske vulster innarbeidet i filterdukene 20,21 ved ombøyning av filterdukene ved kantene eller på lignende måte.

Etter stengningen av trykkammerrommet 12 settes suspensjonen R under pressetrykk ved trykkøkning bak stempel 7, hvorved filtrat presses ut gjennom filterdukene 20,21 og løper ut i spo-rene 11 i pressplatene 1,2. Det beste resultat oppnås derved med en trykkøkning som styres slik at den av suspensjonen R frembragte presskake R^bestandig påvirkes av det maksimale trykk som den nettopp tåler i den foreliggende avvanningstilstand uten å trykkes inn i eller gjennom filterdukens masker.

Så snart filtratutvinningen minskes, åpnes trykkammerrommet 12 ved omlegning av det hydrauliske trykk på stemplets 7 sugeside 30, hvoretter presskaken R^som befinner seg mellom filterdukene 20,21, overføres fra trykkammeret 12 til det følgende trykkammer 12^. Derved løper filterdukene 20,21 med den mellom dem liggende presskake R^over føringsvalsen 22>hvorved filterdukene 20 og 21 får en relativ parallellforskyvning som følge av de ulike bøyningsradier, hvilken forskyvning tilveiebringer en skjærkraft i presskaken R-^mellom dukene, hvilken kraft fremkal-ler en strukturforandring i presskaken R^. Skjærkreftene kan også oppnås ved drift av de to filterduker med forskjellige hastigheter. En forsterkning av relativbevegelsen skjer gjennom eri på tegningen ikke vist mangfoldig styring av filterdukenes 20,21 bevegelsesbane.

I det andre trykkammer 4 gjentas det ovenfor beskrevne filtreringsforløp, hvor høyere pressetrykk kan brukes som følge av den i trykkammeret 4 oppnådde føravvanning. Avhengig av strukturforandringen gjennom skjærkreftene stiger .filtratutbyttet i begynnelsen av det andre presæforløp igjen bratt. I slutten av filtreringsforløpet åpnes trykkammeret 4 ved tilsvarende manøvrering av det tilhørende hydrauliske stempel 7 og presskaken R transporteres ved hjelp av filterdukene 20,21 om neste føringsvalse 22 til det følgende trykkammer 5, hvor stemplet 7 sørger for stengningen av trykkammeret 5 og for den videre filtrering.

Skjønt det i det beskrevne utførelseseksempel er innret-tet tre trykkammerrom 12, 12^og 12n, kan anordningen i prinsippet utføres med et passende antall trykkammere. Etter avslutningen av filtreringsforløpet i det siste trykkammer 5 føres den mellom filterdukene 20 og 21 værende pressekake R^over endeføringsrul-len 26 som samtidig er drivvalse for transport av filterduken.21. Derved røres pressekaken R-^opp og løsnes fra filterduken 21 ved hjelp av skraper 27. Den andre filterduk 20 drives synkront eller med annen hastighet over en drivvalse 28. Begge de drivende valser 26 og 28 er drivende forbundet med en motor M ved hjelp av et tannhjulspar 29.

Filterdukene 20,21 vender tilbake over føringsrullene 23

i takt med filtreringsforløpet til påfyllingsrennen 24, hvorved de gjennomløper hver sin vaskeanordning 31.

Under omstendigheter nødvendige stramme- og rettstyrings-anordninger for filterdukene 20,21 er for tydelighetens skyld ikke vist" på tegningene og heller ikke profilstålstativet for anordningen P.

Det er naturligvis mulig å endre den viste utførelse, f. eks. ved parallell anordning av trykkamrene 12. Derved kan kraf-ten for stengnings- og presseforløpet i samtlige trykkammerrom 12 utføres med bare en hydraulisk sylinder 8, hvis stempel 7 med alle bevegelige pressplater 2 kan være forbundet over tilsvarende fjærelementer, hvor de i de enkelte trykkamrene 3,4,5 nødvendige pressetrykk kan innstilles individuelt.

På fig. 2 vises den avpressede filtratmengde Q som funk-sjon av pressetiden t. Det med tiden varierende utbytte av ut-presset filtrat er kvalitativt vist ved hjelp av kurven s med den antagelse at det på hvert passende tidspunkt anvendes det maksi-maltrykk som pressekaken R^akkurat tåler i hvert øyeblikk uten at den som følge av strukturviskositeten presses gjennom filterduken 20,21. Dette kurveforløp er karakteristisk for alle presse-filtere. Av dette fremgår at en ønsket høy avvanningsgrad først kan oppnås etter lang pressetid.

Ved anvendelse av avvanningsfremgangsmåten ifølge oppfinnelsen avbrytes presseforløpet i det første trykkammer 3 etter en tid t^, så snart som filtratkurven s begynner å flates ut. Den • frembragte pressekake transporteres ut av det første trykkammer 12 til det etterfølgende trykkammer 4, hvor den samtidig røres opp ved tilføring av skjærkreftene' i løpet av tiden og forandres således i sin struktur at filtratutbyttet i det andre trykk-kammer igjen viser et vesentlig brattere kurveforløp. Som vist på fig. 2 er oppholdstiden i det andre trykkammer 4 betegnet med t.j og oppholdstiden i det tredje trykkammer 5 med t<-. Mellom de to sistnevnte trykkammerrom 12^ og l2n finner det andre skjærfor-løpet t^sted. Det fremgår at også det andre presseforløp avbrytes så snart filtratkurven b flates ut. Operasjonen kan etter ønske gjentas ofte til den ønskede avvanningsgrad er oppnådd. Derved viser det seg at ved den oppfinnelsesmessige fremgangsmåte kan en bestemt filtratmengde presses ut på en meget kortere tid T, enn med en normal pressefremgangsmåte og at en betydelig større filtratmengde Q 2 kan oppnås under samme totale pressetid

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for diskontinuerlig filtrering av suspensjoner ved utenfra virkende pressirykk i et trykkammer e.l. som frembringer dette trykk, karakterisert ved at etter pres-singen av suspensjonen (R) i trykkammerrommet (12) og før inntre-deisen av den frembragte pressekake (R^ ) forandres strukturen av pressekaken ved hjelp av skjærkrefter i det minste i etb følgende trykkammerrom (12^', 12 ').

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den frembragte pressekake (R^ ) bøyes og i det minste delvis rives istykker mellom trykkamrene (3,4,5).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at pressekaken ( R^) bø yes til to sider, dvs. i motsatte ret-ninger, mellom trykkamrene (3,4,5)..

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,2 eller 3, - karakterisert ved at pressekaken tiltar i en pressesone like overfor den forangående pressesone og særlig utøves et større pressetrykk i et trykkammer (5 hhv. 4) enn i det forangående trykkammer (4 hhv. 3) .

5. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av kravene 1-4, for avvanning av kommunalslam, karakterisert ved at det oppløste slam presses i en første pressesone (12) med langsom trykkøkning og med et trykk på opptil ca. 1 bar og i det minste i en påfølgende pressesone (12^) utsettes for en i forhold til den første pressesone forholdsvis rask trykkøkning på opptil et trykk på ca. 3 bar.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at slammet presses i en ytterligere pressesone d2n ) ved for-holdsmessig rask trykkøkning opp til ca. 10 bar.

7. Anordning for diskontinuerlig filtrering av suspensjoner ved utenfra virkende pressetrykk i et trykkammer som frembringer dette trykk fra presseflater o.l. som i det minste delvis er anordnet i foranderlig avstand fra hverandre, karakterisert ved i det minste to etter hverandre koblede trykkammerrom (12) samt ved i det minste to for disse rum felles, bevegelige filtermedier, f.eks. filterduker* (20,21), som opptar suspensjonen (R) mellom seg, og som løper omtrent parallelt med presse-flatene (1,2) og mellom trykkamrene er ført over en krum flate (22).;

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at den krumme flate er dannet av mantelveggen for en føringstrom-mel (22) og at det etter denne trommel eventuelt i det minste er anordnet ytterligere en føringstrommel på en slik måte at filterdukene (20,21) delvis omslutter føringstromlene omtrent meander-formet i tverrsnitt.;

9. Anordning ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at en fast presseplate og en like overfor denne pla-te avstandsforanderlig presseplate (1,2) tjener som presseplater ved trykkammeret (12).;

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at den bevegelige presseplate (2) er forbundet med mekaniske trykkorganer, fortrinnsvis med hydrauliske eller pneumatiske .pressylindre (7,8).;

11. Anordning ifølge et eller flere av kravene 7-10, karakterisert ved at i det minste en presseflate ved trykkammeret (12) dannes av en membran eller en tilsvarende elastisk flate (1^*2 ) som er utformet slik at dei under innflytelse av et spennmedium, spesielt trykkluft eller trykkvæske, midlertidig kan forandre sin form.

12. Anordning ifølge et eller flere av kravene 7-11, karakterisert ved endeløse filtermedier (20,21) eller bånd som er drivbare med eventuelt ulike hastigheter.

13. Anordning ifølge et eller flere av kravene 7-12, karakterisert ved at filtérmediene (20,21) er lagt over føringsruller (23) e.l. og foran det første trykkammer (3) danner en innløpstrakt (24) e.l.

14. • Anordning ifølge et eller flere av kravene 7-13, karakterisert ved at de enkelte trykkammere (3,4,5) er U-formet anordnet i forhold til hverandre.

15. Anordning ifølge et eller flere av kravene 7-14, karakterisert ved at det for sidetetning av trykkammer-rommene (12) er innsatt rammer mellom filterbåndene, hvilke rammer sonevis begrenser de frembragte pressekaker (R-^) .