SE506930C2 - Förfarande och anordning för förtjockning av finpartikulära suspensioner - Google Patents

Description

506 10 15 20 25 30 35 930 Det har nyligen föreslagits ett filtreringsförfarande som i viss mån kan utnyttja en sådan kombination och detta förfarande beskrivs i en artikel av G.R.S. Smith och C.R. Rinschler i Min S: Met Proc, Aug. 1990, sid 169 ff. Detta förfarande kallas i artikeln "back-pulse filtration", vilket här översatts till "pulsad filtre- ring", vilken benämning kommer att användas i det följande.

Genom att allt effektivare filtermediamaterial kunnat utvecklas har det ju varit möjligt att fånga allt finare partiklar, men problemen med igensättning och rens- ning av filtren ökar därvid, som ovan beskrivits.

.Den nu beskrivpa pulsade filtreringen löser emellertid en del av dessa problem.

Filtreringen genomförs sålunda med hjälp av rörformiga filter med högeffektiva filtermedia baserade på expanderad polytetrafluoretylen (PTFE). Sådana filter- media marknadsföres exempelvis under varumärket GORE-TEX. De rörformiga filtren bildade av sådana filtermedia fungerar därvid ungefär som de slangfilter- kammare (bag-houses) som finns för rening av gaser. Efter en viss filtreringstid reverseras vätskeflödet så att redan filtrerad vätska strömmar tillbaka genom filtermediet och därvid bryter sönder den på utsidan av detta bildade filterkakan.

Reverseringen avbryts efter mycket kort tid, exempelvis 1-3 sek, varefter filtre- ringen återupptages som förut och den kan i praktiken därför betraktas som kon- tinuerlig. De sönderbrutna styckena av filterkakan lossnar från filtermediet och faller snabbt ner mot botten under bildning av en suspension med hög densitet, eftersom de sönderbrutna filterkakestyckena inte kommer att återupplösas. Från botten kan därför en förtjockad suspension uttagas. Filtreringen kan utföras med hjälp av pumpar under sugning eller tryck. Filtren kan vara helt slutna, så att giftiga eller eldfarliga vätskor kan behandlas.

Pulsad filtrering nämns i artikeln lämplig för ett flertal applikationer, bland annat i vissa fall för förtjockning i stället för gravitationsseparation, exempelvis för metallhydroxidfiltrering, bakvatten från pappersmaskiner, slam från avsvav- ling av avgaser och industriella avfallslösningar. För behandling av bakvatten, som kan betraktas som en högdensitetssuspension, föreslås även en kombinerad f iltrering-klarning, varvid man använder ett stort kärl med raka i botten, i vilket kärl såväl sedimentation som pulsad filtrering utnyttjas. 10 15 20 .25 30 35 3 506 930 Utnyttjande av pulsad filtrering för förtjockning och klarning enligt ovan begrän- sas dock av kostnaderna för filtreringen, som ju kräver att den behandlade pro- dukten har eller åtminstone får ett visst värde som motiverar de ökade kostna- derna. Filterenheterna måste av praktiska skäl i viss mån begränsas till sin stor- lek, varför även filterytorna begränsas.

En orsak till att pulsad filtrering utförd enligt teknikens ståndpunkt är i prakti- ken begränsad vad gäller filterytor och storlekar på separationskärl är att stora volymer filtrerad vätska måste reverseras vilket bland annat kräver stora, avan- cerade pumpar. En eventuell igensättning av något enskilt rörformigt filter inne- bär även driftavbrott för hela filterenheten under tiden det igensatta filtret ICIlSaS.

Syftet med föreliggande uppfinning är att anvisa ett förfarande och en anord- ning för förtjockning och klarning enligt ingressen under samtidig pulsad filtre- ring, varvid förtjockning samt klarning kan genomföras utan något behov av speciella kärl och utan att olägenheter av ovan nämnd art negativt kommer att påverka driften. Förfarandet kännetecknas i detta syfte av de steg som framgår av tillhörande förfarandekrav. Anordningen, som är i form av en separat filtermodul, kännetecknas av de drag som framgår av tillhörande anordningskrav.

Enligt uppfinningen genomförs således en pulsad filtrering samtidigt med för- tjockning och klarning med hjälp avfiltlermoduler som anbringas delvis nedsänkta i suspensionen. Företurädesvis genomförs filtreringen i flera, separat operativa, filtermoduler anbringade väsentligen likformigt över suspensionens yta. Filter- rnodulerna kan enligt uppfinningen nedsänkas i det kärl eller dylikt, där suspen- sionen annars behandlas, eller i ett annat kärl eller dylikt speciellt utformat för ändamålet eller direkt i suspensionen, där den råkar befinna sig, såsom i av- fallsdammar, sjöar eller brunnar. Det är lämpligt och fördelaktigt att styra filt- reringen i varje filtermodul separat med hänsyn till varje moduls aktuella filtre- ringsförrnåga, vilken kontinuerligt kan uppföljas. Detta kan exempelvis åstad- kommas genom att kontinuerligt mäta tryckfallet över varje enskild modul och när detta uppnår ett förutbestämt värde reverseras filtreringen för uppbrytning och avlägsnande av filterkakan. Det är naturligtvis även möjligt att genomföra den individuella styrningen på annat sätt, exempelvis enligt ett förutbestämt 506 950 10 15 20 25 30 35 tidsschema, på så sätt att minsta möjliga störning uppstår i den totala förtjock- ningsprocessen i enheten. Enskilda moduler kan naturligtvis när som helst utan svårighet kopplas ur drift om exempelvis svårartad igensättning inträffar eller när något filter blivit skadat eller på annat sätt kommit att fungera dåligt. Repa- ration av en enskild modul kan därvid utan problem genomföras utan att driften i hela förtjockningsenheten behöver stoppas.

Varje filtermodul enligt uppfinningen har ett eller flera parallellt verkande, ver- tikala, rörformiga filter samt en för samtliga filter gemensam anordning för till-och bortförsel av vätska och eventuellt luft för drift av filtren. Anordningen för till- och bortförsel av vätska innefattar företrädesvis ett lock avsett att under drift anligga tätande över modulens filter samt i locket anordnade stutsar anslutbara till yttre ledningar. Dessa ledningar ansluts till lämplig typ av pump- anordning för ombesörjande av den pulsade till- och bortförseln av vätska som krävs för den pulsade filtreringen. En lämplig typ av pump är en peristaltisk pump som är lämplig vid snabba reverseringar vid pumpning. Även enklare pump- anordningar baserade på vakuum är lämpliga vid större filtratmängder. Till och med en enkel anordning baserad på hävertprincipen kan utnyttjas i samman- hanget.

Filtermodulen enligt uppfinningen utföres lämpligen med cirkulärt tvärsnitt och filtren anordnas lämpligen med åtminstone en uppsättning filter cirkelformigt.

I varje rörformigt filter i filtermodulen utförs med 'fördel den övre del som ej avses stå i kontakt med -suspensionen väsentligen luftogenomtränglig. För att underlätta reparation m.m. av filtermodulerna utföres företrädesvis varje rör- formigt filter individuellt utbytbart i modulen.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas med hänvisning till tillhörande ritning, i vilken figur 1 visar en sidovv av en förtjockare i tvärsektion och figur 2 den övre delen av en filtermodul enligt uppfinningen i tvärsektion.

I figur l visas en stor förtjockare 10 bestående av en sedimentationskammare ll med en övre cylindrisk del 12 och en undre konisk del 13. Sedimentationskam- maren begränsas därvid av en cylindrisk vägg 14 och en konisk botten 15. För- tjockaren 10 har även ett stativ 16 vilande på ett underlag l7. Över sedimenta- 10 15 20 25 30 35 506 950 tionskammaren ll är anordnat ett golv 18 vilande på den övre delen av väggen 14. l golvet 18 finns ett antal hål 19 i vilka placerats filtermoduler 20 enligt uppfinningen, av vilka här visas fyra. Hålen 19 är lämpligen anordnade cirkelfor- migt över golvets 18 plan. 1 figur 1 kan man tänka sig att hålen 19 är anordnade längs två cirklar med olika diameter med samma medelpunkt i golvets mitt.

Varje filtermodul 20 innefattar ett antal rörformiga filter 21, varav här visas tre. Även de rörformiga filtren 21 kan anordnas så att de flesta sitter cirkelfor- migt i varje modul 20 på samma sätt som beskrivits för modulerna 20, men lämp- ligen med ett filter 21 i modulens 20 centrum 22. Varje filtermodul 20 är försedd med en eller flera stutsar 23 i sitt lock 24. Här visas varje lock 24 försett med tre stutsar 23, men i vissa fall räcker det med en stuts 23. Förtjockaren 10 är även försedd med en roterbar skrapa 25 som drivs via en axel 26 kopplad till en här icke visad drivanordning. Skrapan 25 är anpassad för utskrapning av för- tjockad bottensuspension innehållande sedimenterat och från filtren nedfallande fast material genom en utmatningsöppning 27, så att den förtjockade suspensio- nen kan uttagas från förtjockaren 10 genom en ledning 27A såsom antyds med en vertikal pil. Den vätska som skall förtjockas tillförs under förtjockningen väsentligen kontinuerligt genom ett inlopp 40 och uttages väsentligen kontinuer- ligt genom åtminstone någon av stutsarna 23 i varje modul 20. Den övre vätskenivån i förtjockaren 10 under drift antyds i figuren med en linje 28.

Figur 2 visar den övre delen av en" filtermodul~20 »i en föredragen utföringsform.

Filtermodulen" 20 innefattar en monteringsplatta 29 i vilken anordnats öppningar 30 av vilka här visas fem stycken, varav tre med däri apterade rörformiga filter 21. Varje rörformigt filter 21 är fastsatt i plattan 29 med ett apterdon 31 försett med handtag 32 för utnyttjande vid in- resp urmontering av filtret 21. Varje filter-2l är i sin övre del försedd med tät, icke-gaspermeabel, mantel 21A, medan resten av filtret 21 har en mantel 2lB som består av filtermedium för mycket finkorniga partiklar, företrädesvis av PTFE-typ. Över plattan 29 är lock- et 24 monterat så att det under drift av modulen är tätt mot omgivningen för rådande vätske- och/eller lufttryck inne under locket 24. Locket 24 visas här tätat med en tätningslist 33. Locket 24 är svängbart monterat på en axel 33A och stäng- och låsbart medelst en stängningsanordning 34. Hela filtermodulen 20 vilar medelst ett stag 35 och en med denna förenad ram 36 på golvet 18 längs kanten av öppningen 19 och kan skruvas fast i golvet 18 genom en bult genom lO 15 20 25 30 35 hålen 37 utförda i såväl golvet 18 som ramen 36.

Vid drift av filtermodulen 20 ansluts stutsen 23A till en pump, företrädesvis av typ peristaltisk pump. Pumpen bringas därvid pumpa vätska från modulen 20 och därmed sugs vätska från förtjockaren i vilken modulen 20 placerats genom modulens 20 samtliga filter 21, varvid i vätskan befintligt partikulärt material fastnar på utsidan av filtrens 21 under vätskenivån 28 befintliga mantel 2lB till bildning av en alltmer växande filterkaka. Den genom filtermediet i manteln 2lB passerande vätskan sugs upp i det utrymme 38 som bildas mellan locket 24 och modulens monteringsplatta 29 runt filtrens 21 övre delar och vidare ut genom stutsen 23A till den icke visade pumpen. När filterkakorna på filtren 21 vuxit i tjocklek så att filtreringen börjar försvåras eller det på annat sätt, exempelvis genom tidsbestämd pulsning, blivit aktuellt med reversering (pulsning) ges en signal härom till pumpen, som genast börjar pumpa tillbaka vätska genom stutsen 23A in till utrymmet 38 och vidare ned genom de enda möjliga strömningsvägarna tillbaka, nämligen inne i de rörformiga filtren 21 och ut genom filtrens 21 väts- kepermeabla nedre mantel 2lB. Härvid kommer den utanpå manteln 2lB bildade filterkakan att brista sönder som en följd av trycket från den inifrån filtret 21 kommande vätskeströmmen. Filterkakan kommer därvid att lossna i mindre stycken som faller nedåt påverkade av gravitationen. Efter en kort, förutbestämd tidsperiod, vanligen l-3 sekunder, reverseras åter pumpen och filtreringen åter- upptas i vanlig ordning under bildning av nya f ilterkakor på filtren 21.

Under reverseringsperioden kan för att erhålla ett snabbare och effektivare reverseringsförlopp även utnyttjas tryckluft som hjälp med. att tränga undan vätskan i utrymmet 38. Tryckluften tillföres därvid genom den ena av eller båda stutsarna 23B.

Förfarandet enligt uppfinningen erbjuder således möjligheter att utnyttja en kombination av sedimentation och filtrering utan behov av speciella filterltärl, varvid filterytan kan väljas så stor som önskas så att en effektiv förtjockning erhålles. Genom att utnyttja ett variabelt, förutbestämt, antal filter-moduler i förtjockaren kan den totala filtreringsytan väljas inom mycket stora intervall, som inte begränsas av användning av den pulsade filtreringen.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 506 930 PATENTKRAV

1. Förfarande för förtjockning och klarning av finpartikulära suspensioner, varvid förtjockning och klarning utförs under samtidig pulsad filtrering, k ä n n e- t e c k n a t av att en eller flera filtermoduler, varje modul innefattande ett eller flera parallellt verkande filter och anslutbar till separat pumpanordning för ombesörjande av pulsad till- och bortförsel av vätska vid filtrering, anbringas delvis nedsänkta i den finpartikulära suspensionen i öppna kärl eller reservoarer och att den pulsade filtreringen av suspensionen genomförs i nämnda öppna kärl eller reservoar med hjälp av nämnda filtermoduler.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att den pulsade filtre- ringen genomförs i flera, separat operativa, filtermoduler anbringade väsentli- gen likformigt över suspensionens yta.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att det genom- föres i konventionella förtjockare.

4. Filtermodul för användning vid förfarandet enligt kraven 1-3, som inne- fattar ett eller flera, parallellt verkande, vertikala, rörformiga filter samt vid flera filter en för samtliga filter gemensam anordning för till-och bortförsel av vätska och eventuellt luft för drift av filtren, k ä n n e t e c k n a d av att filtret eller filtren är anordnade monterade i en platta, över vilken i sin tur är anordnat ett lätt öppningsbart lock, som i stängt läge tätar mot plattan, samt att locket innefattar anslutningar för till- respektive bortförsel av vätska och luft.

5. Filtermodul enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att den har cirkulärt tvärsnitt.

6. Filtermodul enligt kraven 4 och 5, k ä n n e t e c k n a d av att den inne- fattar åtminstone en uppsättning filter anordnade cirkelformigt.

7. Filtermodul enligt kraven 4-6, k ä n n e t e c k n a d av att varje rörfor- migt filter i den övre del, som under drift ej avses stå i kontakt med suspensio- nen, är utförd väsentligen luftogenomträngligt. 506 930

8. Filtermodul enligt kraven 4-7, k ä n n e t e c k n a d av att varje rörfor- migt filter är individuellt utbytbart.