DE1943998A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Filterpatronen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf verbesserte Verfahren zum Reinigen von Filterpatronen bzw· Filtereinsätzen sowie auf verbesserte Ifiltriervorrichtungen mit Vorrichtungen zum Reinigen der Filterpatronen.

Es hat sich gezeigt, daß sich Hüssigkeiten auf sehr wirksame Weise reinigen lassen, wenn man sie durch ein Filtersieb leitet, das vor seinem Gebrauch mit einer Schicht aus Ionenaustauschharzteilchen versehen worden ist, wobei die Größe der Teilchen im Bereich von 60 bis 400 "mesh" liegt. Diese Teilchen werden im folgenden als feine Harzteilchen bezeichnet. Dieses Verfahren ist in der U.S.A.-Patentschrift J 250 703 beschrieben.

Die feinen Harzteilchen erschöpfen sich periodisch, und es baut sich ein Filterkuchen auf. Wenn dies geschieht, ist es erforderlich, das Filter zu reinigen, um die Harzteilchen zu entfernen, so daß sie durch eine neue Schicht aus frischen Teilchen ersetzt werden können, die eine Schicht bilden, welche im folgenden als vor dem Gebrauch.

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aufgebrachte Schicht bezeichnet wird. Die normalerweise verwendeten Filter haben eine ringförmige Gestalt und bestehen aus einem gelochten Metallmaterial oder dergleichen, das mit einem Sieb überzogen oder mit Baumwolle oder Nylon so umwickelt ist, daß die Anordnung ein relativ feines Filter bildet.

Allgemein gesprochen sieht die Erfindung ein Verfahren vor, das es ermöglicht, eine Filterpatrone zu reinigen, die stehend in einem Filterbehälter angeordnet ist und dazu dient, eine dem Behälter zugeführte Flüssigkeit zu filtrieren; bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die zugeführte Flüssigkeit zuerst aus dem Filterbehälter abgelassen, bis die Oberfläche der Flüssigkeit mindestens tiefer liegt als das untere Ende der Filterpatrone. Dann wird der Behälter allmählich mindestens bis zum oberen Ende der Filterpatrone dadurch gefüllt, daß man ein Gemisch aus einem Gas und einer Waschflüssigkeit einem unteren Teil der Filterpatrone in einer Richtung zuführt, die der Strömungsrichtung beim normalen Betrieb des Filters entgegengesetzt ist. Wenn die Flüssigkeit aus der Filterpatrone ausströmt und in aen Behälter gelangt, wird der Filterbehälter allmählich mit der Waschflüssigkeit gefüllt, Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt allgemein einen Filterbehälter, in dem mehrere ringförmige Filterpatronen stehend angeordnet sind, und in dem eine Vorrichtung zum Zuführen eines Gemisches aus einem Gas und einer Flüssigkeit zum unteren Teil der Filterpatronen sowie eine Vorrichtung zum Ablassen von Flüssigkeit aus dem Filterbehälter vorgesehen sind.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

" Fig» 1 zeigt teilweise in einem senkrechten Schnitt und teilweise in einer schematischen Darstellung eine

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•rfindungegemäße Filtriervorrichtung mit einem Filterbehälter.

Fig. 2 zeigt in einer verkarsten Seitenansicht eine Filterpattone und eine Sitzvorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einem am unteren Ende der Sitzvorrichtung angeordneten Gaeverteiler.

Fig· 3 ist eine verkürzte Seitenansicht, die eine Filterpatrone, eine Sitzvorrichtung und einen Gasverteiler nach Fig· 2 während dee Beinigungpvorgangs zeigt.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Filtriervorrichtung insgesamt mit 10 bezeichnet. Sie umfaßt einen Filterbehälter 12 mit einer Zuführungsleitung 14- und einer Austrittsleitung 16. Der Filterbehälter 12 ist als allgemein zylindrischer B halter aus Stahl oder dergleichen ausgebildet und umfaßt eine nach außen gewölbte bzw. konvexe obere Stirnwand 18 und einen nach außen vorgewölbten bzw. konvexen Boden 20. Der Behälter 12 ist durch eine nach unten konvex ausgebildete, mit der Innenwand des Behälters z.B. durch Verschweißen verbundene Bohrwand 26 in eine ohere Eintrittekammer 22 und eine untere Kammer 24 zum Aufnehmen des Filtrate unterteilt. Die Zuführungsleitung 14 ragt durch den Boden 20 des Behälters 12 und steht mit der Einlaßkammer in Verbindung, so daß die gesamte zugeführte Flüssigkeit direkt in die Einlaßkammer gelangt. Die Zuführungsleitung 14 ist mit der Bohrwand 26 durch Verschweißen oder dergleichen feet verbunden. Bei dieser Anordnung besteht somit keige direkte Verbindung zwischen der Einlaßkammer 22 und der FiltratkEJnmer 245 Auf der Bohrwand 26 ist oberhalb der Zuführungsleitung 14 eine nach oben konvexe Verteilerplatte 28 angeordnet, die dazu dient, die über die Leitung 14 zur«f^^T"arte Flüssigkeit radial nach außen zu verteilen und sie tl«r EinlaO&ammer 22 zuzuführen.

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Mehrere Sitzvorrichtungen 30 für Filterpatronen ragen senkrecht durch Öffnungen der Rohrwand 26, mit der sie z.B. durch Verschweißen verbunden sind. Die Sitzvorrichtungen 30 für die Filterpatronen sind ringförmig ausgebildet und erstrecken sich im wesentlichen parallel zur Längsachse des Filterbehälters 12, wobei sie Verbindungen zwischen der Einlaßkammer 22 und der Filtratkammer 24 bilden. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die oberen Enden der Sitzvorrichtungen 30 mit Außengewinde versehen, damit sie in die zugehörigen Filterpatronen eingeschraubt werden können. Ferner umfasssen die Sitzvorrichtungen 30 an ihren unteren Enden Gasverteiler 32.

Gemäß Fig. 2 haben die Gasverteiler 32 eine ringförmige Gestalt, und jeder Gasverteiler weist an seinem oberen Ende eine seitliche Gaseinlaßöffnung 34 auf. Me unteren Enden der Gasverteiler 32 sind offen, so daß sie unterhalb ' der Gaseinlaßöffnungen 34 liegende Flüssigkeitseinlässe bilden. Bei der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist der Flüssigkeit seinlaß am unteren Ende und in einer im wesentlichen waagerechten Ebene angeordnet. Gemäß Fig. 1 sind die,Gasverteiler 32 so befestigt, daß die Flüssigkeitseinlässe sämtlicher Gasverteiler im wesentlichen in der gleichen waagerechten Ebene liegen. Wie im folgenden näher erläutert, gewährleisten die Gasverteiler 32 während des Eeinigungsvorgänge eine gleichmäßige Verteilung eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches auf die verschiedenen Filterpatrönen.

Gemäß Fig. 1 ist ein Rückspül-Flüssigkeitsabweiser 36 quer zu der Austrittsleitung 16 in der Filtratkammer 24 angeordnet, um' auf eine noch zu erläuternde Weise eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit während des Reinigungsvorgangs zu gewährleisten·

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In der Eintrittskammer 22 sind aufrecht stehend mehrere I'ilterpatronen oder Filterelemente 38 angeordnet, die der zugeführte Flüssigkeitsstrom passieren muß, um zu der Filtratkammer 24 zu gelangen und aus dem FiIterbehälter 12 über die Austrittsleitung 16 abgeführt zu werden. Die Filterpatronen 38 sind ringförmig. Gemäß Fig. 2 umfaßt jede Filterpatrone 38 einen gewellten und gelochten Tragkörper 40 aus einem geeigneten korrosionsfesten Werkstoff wie Aluminium oder nichtrostendem Stahl· Der Tragkörper trägt auf seiner Außenseite eine Schicht in Form eines groben Siebes 42, das vorzugsweise 8 bis 10 Maschen je Zoll aufweist. Dieses grobe Sieb 42 ist seinerseits auf bekannte Weise mit einer. Schicht in Form eines feinmaschigen Siebes 44 umwickelt. Im vorliegenden Fall ist ein feinmaschiges Sieb von 50 x 250 "mesh" vorgesehen. Jede Filterpatrone. umfaßt eine obere Kappenbaugruppe 46 und eine untere Halterung 48, die beide mit dem Tragkörper 40 und den Sieben 42 und 44 verschweißt sind, so daß das Innere der Filterpatrone nur über die Öffnungen der Siebe 42 und 44 oder die untere Halterung 48 zugänglich ist. Die untere Halterung 48 umfaßt einen mit Innengewinde versehenen Abschnitt 50, der auf den Gewindeabschnitt der zugehörigen Sitzvorrichtung 30 aufschraubbar ist. Die obere Kappenbaugruppe 46 umfaßt einen zentral angeordneten, nach oben ragenden Gewindebolzen 52, auf dem ein Abstandsstück 54 und eine Mutter 56 angeordnet sind. Es sei bemerkt, daß man im Rahmen der Erfindung auch andere bekannte Filterkonstruktionen und/oder Halterungen anstelle der vorstehend beschriebenen vorsehen kann. Beispielsweise kann man mit Nylon oder anderen künstlichen oder natürlichen Fasern bewickelte Filterpatronen verwenden, und in manchen Fällen wird die Verwendung solcher Filterpatronen anstelle der hier beschriebenen, nur aus Metall bestehenden Filterpatronen bevorzugt. Ferner könnte man auch anders ausgebildete Halterungen vorsehen. Geeignete weitere Filterelemente mit den zugehörigen

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Halterungen sind in den U.S.A.-Patentschriften 3 279 608 und 3 405 807 beschrieben, von denen die letztere auch geeignete Vorrichtungen zum Abdichten von mit Fasermaterial bewickelten Filterpatronen beschreibt·

Gemäß Fig. 1 sind mehrere Filterpatronen 38 in dem Behälter 12 angeordnet, in dem sie durch die Abstandsstücke 54 in geeigneten Abständen voneinander gehalten werden; ferner dient ein ringförmiges Bauteil 58 dazu, die Filterpatronen in einem geeigneten Abstand von der Seitenwand des Filterbehälters zu halten. Um die Filterpetronen in dem Behälter zusätzlich zu stabilisieren, sind die am weitesten innen angeordneten Filterpatronen mit benachbarten oder anderen Filterpatronen durch mehrere Haltestangen 60 verbunden. Die Verwendung solcher Haltestangen ist bekannt und mit weiteren Einzelheiten in der U.S.A.-Patentschrift 3 279 608 beschrieben.

Die Filterpatronen 38 werden in den Filterbehälter über ein kleines Mannloch 62 in der oberen Stirnwand 19 des Behälters eingeführt bzw. aus ihm entfernt. Das Mannloch 62 ist mit einem Deckel 64 versehen, der nach Bedarf entfernt bzw. geöffnet werden kann, um äas Innere des Behälters 12 zugänglich zu machen. Ferner ist der Behälter an seiner oberen Stirnwand 18 mit einem eine Sückumwälzung von Flüssigkeit ermöglichenden Auslaß 66 und einer Reservezuführungsleitung 69 versehen, die im vorliegenden Fell durch einen Deckel abgeschlossen ist.

Gemäß Fig. 1 steht eine Lufteinlaßleitung 70 mit einem oberen Teil der Filtratkammer 24- in Verbindung. Gegenüber der Lufteinlaßleitung 70 ist ein mit Öffnungen versehenes, an die Unterseite der Hohlwand 26 angeschweißtes Umlenkteil 71 angeordnet, das verhindert, daß während des Reinigungsvorgangs in der Filtratkammer 24- örtlich zu hohe Strömungsgeschwindigkeiten der Luft auftreten.

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Die erfindungsgemäße Filtriervorrichtung ΊΟ dient normalerweise zur Behandlung eines Wasserstroms, z.B. von Kondensatwasser der Dampferzeugungsanlage eines elektrischen Kraftwerks. Entsprechend wird während des Reinigungsvorgangs ein Gemisch aus Wasser und Luft verwendet. Die folgende Beschreibung geht daher davon aus, daß bei der Reinigung mit Wasser und Luft gearbeitet wird. Es sei jedoch bemerkt, daß die Fxltriervorrichtung 10 auch zur Behandlung anderer Flüssigkeiten dienen könnte. Die erfindungsgemäße Filtriervorrichtung ist insbesondere zur Behandlung von Kondenswasser bei Kernkraftwerken geeignet, bei denen das Kondenswasser durch radioaktive Stoffe verunreinigt sein kann. Bei der Reinigung könnte man somit auch andere Gase wie Stickstoff, Helium und Sauerstoff, sowie andere Flüssigkeiten, z.B. organische Lösungsmittel, Heinigungsmittellösungen usw. verwenden.

Eine wässerige Aufschwemmung eines geeigneten Materials zum Überziehen der Filterpatronen, und zwar im vorliegenden Fall eine wässerige Aufschwemmung von feinen Ionenaustauschharzteilchen im Korngrößenbereich von 60 bis 400 "mesh", wird in einem Behälter 72 für das Überzugsmaterial bereitgehalten. Eine Rohrleitung 74 für die Aufschwemmung, in die ein Ventil 76 eingeschaltet ist, verbindet den Behälter 72 mit einer Pumpe 78 für die Aufschwemmung. Eine Überströmleitung 80 verbindet die Pumpe 78 mit der Zuführungsleitung 14 des iilterbehälters 12. Ein nahe der Pu,pe 78 in die Überströmleitung 80 eingeschaltetes Ventil 82 regelt die Zufuhr der Aufschwemmung'oder Flüssigkeit von der Pumpe 78 zu dem Filterbehälter.

Das in dem Filterbehälter 12 zu filtrierende Wasser söisr eine andere Flüssigkeit wird der Anlage über eine Rohrleitung 84 mit einem Regelventil 86 zugeführt. Die Zuführungsleitung 84 ist zwischen dem Ventil 82 und der Zuführungsleitung 14 mit der Überströmleitung 80 verbunden.

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Die Austrittsleitung 16 des Filterbehälters 12 ißt 'J. an einem T-Stück 92 an eine Entnahmeleitung 88 und eine Eückleitung 90 für das Überzugsmaterial angeschlossen. Di© Entnahmeleitung 88 ist mit den zu versorgenden, nicht dargestellten Einrichtungen, ζ·Β. einem Dampferzeuger oder dergleichen, verbunden und mit einem Abgabeventil 94· versehen. Die Eückleitung 90 für das Überzugsmaterial ist mit dem Vorratsbehälter 72 verbunden und mit einem Kückleitungsventil 96 zum Hegeln des ijurückströmens der Aufschwemmung zu dem Vorratsbehälter versehen·

Eine Überbrückungsleitung 98 mit einem Überbrückungsventil 100 verbindet die Eüpkleitung 90 für das Überzugsmaterial mit der leitung 74 für die Aufschwemmung. Sine Entleerungsleitung 102 mit einem Ablaßventil 104- ist an die Zuführungsleitung 14 angeschlossen.

η Eine Umwälzleitung 106 für das Überzugsmaterial mit einem Ventil 108 steht mit dem oberen Teil des Fiiterbehälters 12 über den ßückspülauslaß 66 in Verbindung* An die Umwälzleitugg 106 ist eine Entlüftungsleitung 110 mit einem Entlüftungsventil 112 angescnlossen. Die Entlüftungsleitung 110 steht mit der ümwälzleitung 106 für das Überzugsma-

terial zwischen dem Umwälzventil 108 und dem Rüekspülaus*- laß 66 in Verbindung.

Ferner ist eine Leitung 114 zum Zuführen von Waschflüssigkeit bzw. unter Druck stehendem Reinigungswasser vorgesehen, die mit der Filtratkammer 24 durch die Austrittsleitung 16 verbunden ist. femäß Fig. 1 ist in die Heinigungswas^er-Zuführungsleitung ein Ventil 116 eingeschaltet.

Beim Betrieb der Filtriervorrichtung wird während des > * Arbeitsschritts zum Versehen der Filterpatronen mit einem überzug eine Schicht aus feinen Ionenaustauschharzteilchen auf den der Strömung zugewandten Flächen der Filterpatronen

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38 abgelagert, d.h.. auf derjenigen Seite, von der aus das Wasser den Ifilterpatronen während des normalen Filtrations-. betriebs zugeführt wird. Auf ähnliche Weise baut sich während des Filtriervorgangs ein Filterkuchen innerhalb der

- vorher auf gebrachten Schicht auf deren der Strömung zugewandten -Seite auf.

Bei der Vorbereitung der Filtriervorrichtung 10 für den Betrieb besteht der erste Arbeitsschritt darin, die Filterpatronen 38 mit einem Überzug zu versehen. Zu diesem Zweck wird der Filterbehälter 12 mit nur in einem geringen Ausmaß verunreinigtem Wasser, z.B. mit entmineralisiertem Wasser, gefüllt. In dem Vorratsbehälter 72 wird eine Aufschwemmung aus dem Überzugsmaterial in entmineralisiertem Wasser vorbereitet, wobei es sich, bei dem Überzugsmaterial wie schon erwähnt, um feine Harzteilchen handelt. Das Überzugsmaterial kann mit Hilfe einer geeigneten, durch einen Motor angetriebenen, nicht dargestellten Rührvorrichtung in Suspension gehalten werden.

Um das Aufbringen des Überzugs auf die Filterpatronen einzuleiten, werden alle Ventile mit Ausnahme des Ventils zum Abgeben der Aufschwemmung, des Überströmventils 82, des Eückleitungsventils 96 und des Rückumwälzventils 108 geschlossen. Das Aufbringen des Überzugs wird weiter dadurch eingeleitet, daß die Pumpe 78 in Betrieb gesetzt wird, um die Harzteilchenaufschwemmung aus dem Vorratsbehälter 72 abzuziehen und sie der Pumpe über die Rohrleitung 74 zuzuführen. Die Aufschwemmung wird dann durch die Pumpe 78 über die Überströmleitung 80 und die Eintrittsleitung 14 der Eintrittskammer 22 des Filterbehälters 12 zugeführt. Der Druck der zugeführten Aufschwemmung bewirkt, daß das entmineralisierte Wasser aus dem Filterbehälter 12 durh die Filterpatronen 38 hindurch verdrängt wird, so daß es aus dem Filterbehälter über die Filtratkammer 24 und die Austrittsleitung 16 entweicht. Die Flüssigkeit wird dann dem

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- 10 Vorratsbehälter 72 über die Bückleitung 90 zugeführt.

Außerdem wird ein Teil der Flüssigkeit aus dem Filterbehälter 12 über den am oberen Ende des Filterbehälters angeordneten Rückumwälzauslaß 66 abgezogen und dem Vorratsbehälter 72 über die Euckumwälzleitung 106 zugeführt. Nachdem die Aufschwemmung des Überzugsmaterials die Eintritts» kammer 22 vollständig gefüllt hat, so daß eine relativ gleichmäßige Verteilung der feinen Harzteilchen in der gesamten Eintrittskammer 22 erreicht worden ist, wird das Rückumwälzventil 108 geschlossen. Wenn die Aufschwemmung des Überzugsmaterials in Berührung mit den der Strömung zugewandten Flächen der Filterpatronen 38 gebracht wird, werden die feinen Harzteilchen aus der Aufschwemmung abgeschieden, so daß sie sich in Form einer Schicht als Überzug auf den Außenflächen der Filterpatronen ablagern. Die Aufschwemmung wird auf diese Weise durch die Filtriervorrichtung geleitetm bis die auf den Filterpatronen abgelagerten Schichten aus den Harzteilchen eine ausreichende Dicke erreicht haben. Der Arbeitsgang zum Überziehen der Filterelemente wird durch Schließen des Aufschwemmungszuführungsventils und des Rückleitungsventils 96 sowie durch öffnen des Überbrückungsventils 100 beendet. Die Pumpe 78 wird in Betrieb gehalten, bis der in der Eückwärtsrichtung umgewälzte Flüssigkeitsstrom klar ist. Hunmehr ist die Filtriervorrichtung bereit, zur Behandlung von Speisewasser benutzt zu werden. Die Dicke der aufgebrachten Schichten kann mehrere Zoll (25,4 mm) überschreiten, doch wird es vorgezogen, die Dicke der Schichten im Bereich von etwa 1,6 bis 50 mm zu halten ι vorzugsweise beträgt die Dicke der Schichten etwa 3,2 bis 25 mm, und als besonders bevorzugter Bereich ist ein Bereich der Dicke von etwa 3,2 bis 16 mm anzusehen. ^;

Die Benutzung der Filtriervorrichtung wird dadurch eingeleitet, daß man das tfberbrückungsventil 100 und das Überströmventil 82 schließt und das Entnahmeventil 94 und

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das Zuführungsregelventil 86 öffnet· Nunmehr kann das zu ■ behandelnde Wasser in die Filtriervorrichtung über die Zuführungsleitung 84, die Überströmleitung 80 und die Zuführungsleitung 14- eingeführt werden, so daß es der Einlaßkammer 22 zugeführt wird· Der Druck des zugeführten, noch nicht behandelten Wassers bewirkt, daß das Wasser durch die Harzteilchenschichten und die Filterpatronen 38 dringt, woraufhin das FiItrat zu der Filtratkammer 24- gelangt, aus der es über die Austrittsleitung 16 abgezogen werden kann·

Wenn das unbehandelte Wasser die Schichten auf den Filterpatronen durchdringt, findet eine Ionenaustauschreaktion statt, durch die gelöste Verunreinigungen aus dem Wasser entfernt werden» Außerdem werden nicht gelöste Verunreinigungen aus dem unbehandelten Wasser dadurch entfernt, daß das Wasser durch die Filterpatronen 38 und die darauf* angeordneten Schichten aus feinen lonenaustauschharzteilchen strömt. Im weiteren Verlauf des Filtriervorgange baut sich Innerhalb der Schichten und auf diesen ein aus den ungelösten Verunreinigungen bestehender Filterkuchen auf. Das gereinigte oder behandelte Wasser verläßt die Filtxatkammer 24 über die Austrittsleitung 16, um über die Entnahmeleitung 88 sei» ner Verwendung zugeführt zu werden»

Schließlich erschöpft sich die Reaktionsfähigkeit der Harzteilchen, so daß sie regeneriert oder erneuert werden müssen. Sibald dieser Punkt erreicht ist, wird der Filtriervorgang durch Schließen des Zuführungsventils 86 und des Entnahme vent ils 94- unterbrochen. Zum Reinigen der Filterpatronen 38 werden das Entlüftungsventil 112 und das Ablaßventil 104- geöffnet, so daß die Flüssigkeit aus der Eintrittskammer 22 abläuft. Nach dem Entleeren der Eintrittskammer wird das Ablaufventil 104 wieder geschlossen.

Wenn die aus dem Behälter 12 abzulassende Flüssigkeit aufgefangen werden soll, kann man sie der Filtriervorrich-

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tung über die Filterpatronen entnehmen, indem man das j '. Entnahmeventil 94- öffnet und die Flüssigkeit dem Verbraucher oder einem Sammelbehälter oder dergleichen zuführt· · . Insbesondere dann, wenn die erfindungsgemäße Filtriervorrichtung in Verbindung mit einem Kernreaktor benutzt wird, ist es erwünscht, diese Flüssigkeitsmenge aufzufangen, denn bei Kernreaktoren wird die Flüssigkeit normalerweise zum Zweck der Erzeugung von Dampf erneut umgewälzt. Das Sammeln dieser Flüssigkeitsmenge ermöglicht es, auf eine Heinigung der Flüssigkeit zum Entfernen radioaktiver Stoffe zu verzichten. Die zu diesem Zweck erforderlichen Änderungen und die benötigten- Bohrleitungen sind zwar in den Zeichnungen nicht dargestellt, doch dürfte jeder Fachmann in der Lage sein, eine geeignete derartige Anordnung zu schaffen. Wenn sich die zu filtrierende Flüssigkeit auf einer hohen Temperatur befindet, z.B. wenn die !Temperatur des Wassers über 100° C liegt, kann man die Flüssigkeit bei der Durchführung dieser Arbeitsschritte dadurch abkühlen, daß man Kühlwasser durch den Filterbehälter 12 leitet.

Um die Harzschichten von den Filterpatronen J8 su entfernen, wird den Filterpatronen über ihr unteres Ende ein Gemisch aus Luft und Wasser entgegen der normalen Strömungsrichtung zugeführt. Zu diesem Zweck wird Luft in die Filtratkammer 24 dadurch eingeleitet, daß man ein Luftventil 118 in der Lufteinlaßleitung 70 öffnet, die »it den oberen Teil der Filtratkammer 24 in Verbindung steht· Gleichzeitig wird Wasser der Filtratkammer durch öffnen des Ven- ' - -tils 116 in der Beinigungswasser-Zuführungsleitung 114 zugeführt, das unter Druck in die Austrittsleitung 16 eingeleitet wird. Der Rückspülabweiser 36 gewährleistet, das das zugeführte Wasser in der ganzen Filtratkammer 24 gleichmäßig verteilt wird, und daß es nicht in erster Linie nur · ' denjenigen Filterpatronen 38 zugeführt wird, deren Sitz- "· . ' Vorrichtungen 30 der Austrittsleitung 16 nahe benachbart j sind. Das Luftzuführungsventil 118 und das Ventil 116 in ■ *

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der Wasserzuführungsleitung 114 werden so eingestellt, daß die Standhöhe des Wassers in der Filtratkantmer 24 auf einer * Höhe gehalten wird, die annähernd der Höhenlage der Mittelpunkte der Gasverteiler 32 entspricht. Das durch die Zufuhr von Luft zu der Filtratkammer 24 erzeugte Druckgefälle verhindert, daß die Flüssigkeit in dieser Kammer weiter ansteigt.

Fig. 3 zeigt die Gasverteiler 32 so, wie sie während des Reinigungsvorgangs erscheinen· Man erkennt, daß der Wasserspiegel annähernd auf gleicher Höhe mit dem Mittelpunkt jedes Gasverteilers liegt. Das Wasser tritt über die unteren Enden der Gasverteiler in diese ein und strömt durch die Sitzvorrichtungen 30 zum Inneren der Filterpatronen 38. Gleichzeitig strömt die der Filtratkammer 24 über die Leitung 70 zugeführte Luft durch die Gaszumeßöffnungen 34, so daß sie sich mit dem zugeführten Wasser mischt und sich im Inneren der Filterpatronen 38 nach oben bewegt, wobei Luftblasen 111 entstehen. Die zügeführte Luftmenge wird Vorzugsweise im Bereich von etwa 300 bis 450 pi-pd© Quadratmeter der Filteroberfläche in der Minute gehalten. Das Wasser oder eine andere Reinigungsflüssigkeit wird mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die genügt, um zu bewirken, daß der Wasserspiegel in der Einlaßkammer 22 um etwa 75 bis 380 mm/ min ansteigt.

Wenn das Gemisch aus Luft und Wasser in das I_nnere der Filterpatronen 38 eintritt, werden die feinen Harzteilchen zusammen mit den noch vorhandenen Bestandteilen des Filterkuchens durch die kombinierte Wirkung der in Bewegung gehaltenen Flüssigkeit und der zusammenfallenden Luftblasen entfernt, während das Luft-Wasser-Gemisch durch die Wände der Filterpatronen nach außen strömt. Wenn man weiterhin Luft und Wasser zuführt, bildet das ausströmende, in die Einlaßkammer 22 gelangende Wasser eine nach oben steigende Zone, die sich aus der bewegten Flüssigkeit und Gasblasen

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zusammensetzt und bewirkt, daß die Filterpatronen allmählich von unten nach oben gereinigt werden.

Es ist wichtig, daß alle Flüssigkeitseinlaßöffnungen der Gaszumeßvorrichtungen 32 im wesentlichen in der gleichen waagerechten Ebene angeordnet sind. Wäre dies nicht der Fall, würde es schwierig sein, eine gleichmäßige Zufuhr von Gas un Wasser zu allen Filterpatronen 38 zu erzielen. Natürlich ^ ist es auch erforderlich, die Gaseinlaßöffnungen 34 oberhalb der Flüssigkeitseinlässe anzuordnen.

Nachdem sich die Eintrittskammer 22 mindestens bis zur Höhe der oberen Enden der Filterpatronen 38 mit Wasser gefüllt hat, wird die Zufuhr von Flüssigkeit zu den unteren Enden der Filterpatronen durch Schließen des Rückspülventils 116 unterbrochen. Dann öffnet man das Ablaßventil 104, so daß der Wasserspiegel in der Einlaßkammer 22 zu sinken beginnt. Die Zufuhr von Luft über die Leitung 70 wird fortgesetzt, so daß eine sich allmählich nach unten bewegende Trennfläche zwischen dem Gas und der Flüssigkeit in der Einlaßkammer 22 entsteht, während längs der Filterpatronen weiterhin eine Reinigungswirkung durch das bewegte V/asser und die Luftblasen hervorgerufen wird. Während dieses Entleerungsvorgangs werden die feinen Harzteilchen und das Material des Filterkuchens, die von den Filterpatronen 38 abgelöst worden sind, abgeführt. Eine optimale Wirkung wird erzielt, wenn man das Ablaßventil ^04 so einstellt, daß der Wasserspiegel in der Einlaßkammer 22 mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 bis 150 mm/min sinkt.

Nach dem Entleeren der Einlaßkammer 22 wird das Ablaßventil 104 geschlossen, und der vorstehend beschriebene Reinigungsvorgang wird genügend oft wiederholt, bis die Filterpatronen 38 gründlich gereinigt sind. Während des zweiten Reinigungsvorgangs undreiterer Reinigungsvorgänge kann man die Einlaßkammer 22 schneller füllen als bei dem

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ersten Reinigungsvorgang, da während dieses ersten Reinigungevorgangs bereits ein großer Teil der Harzteilchen und der Filterkuchen entfernt worden sind.

Nach der gründlichen Reinigung der Filterpatronen 38 wird die Einlaßkammer 22 zum letzten Mal entleert, und die Zufuhr von Luft wird durch Schließen des Luftventils 118 beendet· Dann werden die Einlaßkammer 22 und die Filtratkamnier 24 Bit einer Flüssigkeit, z.B. entmineralisiertem Wasser, gefüllt, bevor die Arbeitsschritte zum Aufbringen von Überzügen auf die Filterpatronen in der weiter oben beschriebenen Weise eingeleitet werden· Um zu gewährleisten, daß sowohl die Einlaßkammer 22 als auch die Filtratkammer 24 gefüllt werden, wird ein Entlüftungsventil 120 in einer Entlüftungsleitung 122 geöffnet, die an die Luftzuführungsleitung 70 angeschlossen ist. Die Entlüftungsventile 112 und 120 werden geschlossen, sobald Wasser aus den zugehörigen Entlüftungsleitungen 110 und 122 auszuströmen beginnt·

Zu den typischen, bei der erfindungsgemäßen Filtriervorrichtung verwendbaren festen Kationenaustauschharzteilchen gehören solche vom Divinylbenzol-ßtyrol-Mischpolymerisattyp, vom Acryl typ, vom sulfonierten Kohle typ und vom Phenol typ. Diese Veilchen können z.B. in der Natrium-, Wasserstoff-, Ammonium- oder Eydrazinform verwendet werden· Zu den typischen festen Anionenaustauschharzteilchen, die •benfallβ verwendet werden können, gehören solche von Fhenolformaldehydtjp, vom Divinylbenzol-Styrol-Mischpolymerieattyp, vom Acryl typ und vom Epoxytyp. Die Anionenaustauechharzteilchen können z.B. in der Hydroxid- oder Chloridfora verwendet werden· Häufig verwendet man ein Gemisch aus Anionen und Kationenaustauschharzteilchen« Bei der Verwendung eines solchen Gemisches wird in manchen Fällen eine Agglomeration oder Klumpenbildung beobachtet, d.h. die Teilehen ballen sich zusammen und bilden insgesamt Teilchen won größeren Abmessungen, Es sei bemerkt, daß jedoch auch

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■in diesem Fall bei dem Überzugsmaterial davon gesprochen wird,. '

daß die Teilchengröße'im Bereich von 60 bis 400 "mesh" '. liegt, d.h. in dem Bereich, in dem die Unionen- und Kationen— · * austauschharzteilchen liegen, bevor sie miteinander gemischt. . worden sind.

Zwar wurde die erfindungsgemäße Filtriervorrichtung , in erster Linie bezüglich der Verwendung eines Überzugsmaterials aus feinen Ionenauetauschharzteilchen beschrieben, doch sei bemerkt, daß sich die Erfindimg auch anwenden läßt, wenn als Überzugsmaterial ein anderes Material verwendet wird, z.B. Diatomeenerde oder andere bekannte Überzugsmaterialien· '

Patentansprüche: " '.'- * 0 0 9 8 15/1297

Claims (10)

1. -11-

   PATENTANSPRÜCHE

   1 Verfahren zum Reinigen einer aufrecht stehend in einem Irtlterbehälter angeordneten, zum Filtrieren einer zugeführten Flüssigkeit dienenden Filterpatrone, die eine vorher aufgebrachte Schicht aus feinen Teilchen, insbesondere Ionenaustauscherharzteilchen trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte Flüssigkeit aus dem Filterbehälter mindestens bis unter die Filterpatrone abgelassen wird, und dass der Filterbehälter mindestens bis zum oberen Ende der Filterpatrone dadurch allmählich gefüllt wird, dass ein Gemisch aus einem Gas und einer Waschflüssigkeit in einen unteren Teil der Filterpatrone entgegen der Strömungsrichtung beim normalen Betrieb zugeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der. Filterbehälter mit der Waschflüssigkeit mit einer solchen Geschwindigkeit gefüllt wird, dass der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter mit einer Geschwindigkeit von etwa 75 bis 380 mm/min ansteigt.
3. 3» Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass das Gas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 300 bis 45Öltr/min und Quadratmeter Filteroberfläche zugeführt wird.'
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass anschliessend die Waschflüssigkeit aus dem Filterbehälter abgelassen wird, während ein Gas einem unteren Teil der Filterpatrone zugeführt wird.

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   - Jf -At-
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Waschflüssigkeit aus dem Filterbehälter n£t einer solchen Geschwindigkeit abgelassen wird, dass der Flüssigkeitsspiegel mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 bis 150 mm/min fällt.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , dass als das Gas Luft und als die Waschflüssigkeit Wasser verwendet wird.
7. 7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass das Füllen und Entleeren des Filterbehälters genügend oft wiederholt wird, um den grössten Teil der Ionenaustauscherharzteilchen von der Filterpatrone zu entfernen.
8. 8. Vorrichtung zum Durchführen der Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 mit einem Filterbehälter, in dem mehrere rohrförmige Filterpatronen senkrecht stehend angeordnet sind, gekennzeichnet durch Einrichtungen (118, 70, 34; 114, 116, 92, 16, 32} zum Einleiten eines Gemisches aus einem Gas und einer Waschflüssigkeit in einen unteren Teil (über 30) jeder Filterpatrone (38) sowie eine Einrichtung (14, 102, 104) zum Abziehen der Waschflüssigkeit aus dem Filterbehälter (12).
9. 9. Vorrichtung h.ach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet', dass der Filterbehälter (12) in eine obere Eintrittskammer (22) und eine untere Filtratkammer (24) unterteilt ist, jeder in der Eintrittskammer angeordneten Filterpatrone (38) ein rohrförmigerf sich durch' die Kammertrennwand (26) erstreckender Sitz (30) zugeordnet ist, an dessen unterem Ende in der Filtratkammer jeweils ein Gasverteiler (32) mit einem unteren Flüssigkeitseinlass und einem darüber angeord-· neten Gaseinlass (34) vorgesehen ist, wobei alle Flüssigkeitseinlässe im wesentlichen in der gleichen waagerechten Ebene * liegen, in die Filterkammer ein Waschflüssigkeitseinlass

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   (1H_r 16) und in einen oberen fell der Piltratkammer ein Gaseinlass (70) mündet undmit der Eintrittskammer eine Entleerungs-.; leitung (Ht 102) in Verbindung steht. .
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e k e η η Belohnet , dass eine Einrichtung (72, 74, 78, 80, 102, H) zum Zuführen einer Aufschwemmung zum Erzeugen einer An-BOhwemmfilterschicht auf der Aussenseite der Filterpatronen (38) zu der Eintrittskammer (22) sowie eine Einrichtung (16, 90) zum gleichzeitigen Abziehen der Aufschwemmungsflüssigkeit aus der Piltratkammer (24) vorgesehen ist.

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