DE2401116A1

DE2401116A1 - Filtervorrichtung und verfahren zum regenerieren eines filterelements

Info

Publication number: DE2401116A1
Application number: DE19742401116
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Kita; Takehiro Kono
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1973-01-10
Filing date: 1974-01-10
Publication date: 1974-07-18
Also published as: FR2336158B1; FR2336158A1; NL7400310A

Description

Filtervorrichtung und Verfahren zum Regenerieren eines Filterelemente

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit oder Gas, die bzw. das ölige Stoffe, suspendierte Feststoffe o. dgl. enthält, sowie ein Verfahren zur Regenerierung einer für Filtrations- und Reinigungszwecke bei Flüssigkeiten oder Gasen mit öligen Stoffen, suspendierten Feststoffen o, dgl. verwendeten Behandlungsvorrichtung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum wiederholten, einfachen Entfernen von Öl aus ölhaltigem Wasser, bis die Ölkonzentration außerordentlich niedrig wird, ohne die Filter auszuwechseln.

Für die Reinigung von Flüssigkeiten oder Gasen sind bisher üblicherweise Filterelemente bzw. -einsätze aus Metall, Kunststoff, Papier o. dgl. angewandt worden, um die im Strömungsmittel, nämlich Flüssigkeit oder Gas, enthaltenen Verunreinigungen zu entfernen. Außerdem sind bereits zahlreiche Filtervorrichtungen zur Verhinderung von Umweltverschmutzungen, wie die infolge des jüngsten schnellen wirtschaftlichen Fortschritts verursachte Verschmutzung von Wasser oder der

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Atmosphäre, entwickelt worden. Diesen Filtervorrichtungen haftet jedoch der Nachteil an, daß eine Regeneration des Filterelemente sehr schwierig ist» Beim Auftreten einer Verstopfung des Filterelements infolge der im Strömungsmittel suspendierten Stoffe wird daher das Filterelement durch ein neues ersetzt, oder die an der Oberfläche des -Filterelements abgesetzten Stoffe werden mechanisch abgestreift. Diese Verfahren sind jedoch mit hohen Betriebskosten und einem großen Zeitaufwand für den Austausch des Filterelements verbunden, wobei zudem ein kontinuierlicher Betrieb schwierig durchführbar ist. Durch das mechanische Abstreifen der abgesetzten Stoffe wird zudem nur die Oberfläche des FiIterelements regeneriert, während die suspendierten Feststoffe o.dgl. Substanzen, die sich im Zentrum bzw„ im Inneren des FiIterelements absetzen, nicht beseitigt werden können. Eine derartige Regeneration ist daher unzufriedenstellend. Wenn beispielsweise die in einem Abwasser enthaltenen öligen Substanzen durch Adsorption derselben an einem hochpolymeren ölfänger (d.h. einem Filterelement) z.B. aus einem ataktischen Polypropylen—Fasermaterial abgetrennt werden, ist das Auswechseln oder die Regeneration dieses Ölfängers nicht einfach. Bei einem Regenerationsverfahren, bei dem der Ölfänger oder —sammler, der bereits Öl adsorbiert hat, zwischen zwei Walzen mechanisch ausgequetscht wird, läßt sich keine ausreichende Regeneration erzielen. Dieses Verfahren besitzt insbesondere Nachteile bei der Regeneration von Ölfängern, die ein Öl hoher Viskosität, wie Minas—Rohöl, oder ein oxidiertes öl adsorbieren, und wenn die Quetschkraft zwischen den beiden Walzen erhöht wird, um die Quetschwirkung zu verbessern, muß auch die Festigkeit de;» Ölfängers erhöht werden. Außerdem erfordert der Austausch der ölfänger die Handhabung der gebrauchten Ölfänger oder Filterelemente, welche Öl in einer ein Mehrfaches und bis zum

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30-faehen des Gewichts des Ölfängers "betragenden Menge adsorbiert haben, woraus sich in betrieblicher und wirtschaftlicher Hinsicht zahlreiche Nachteile ergeben«

Mit der Erfindung wird dagegen eine Filtervorrichtung geschaffen, deren Filterelemente unter Vermeidung der den bekannten Vorrichtungen dieser Art anhaftenden Nachteile und Mängel unter Anwendung eines Schleuderregenerationsverfahrens regeneriert werden können, welches sich bezüglich des Grundgedankens, der Durchführung und des Wirkungsgrads erheblich von dem vorstehend umrissenen herkömmlichen Regenerationsverfahren bei FiItervorrichtungen für Flüssigkeiten und Gase unterscheidet.

Bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung wird ein Filterelement auf eine drehbare Achse oder Welle aufgesetzt, die mit hoher Drehzahl in Drehung versetzbar, teilweise hohl ausgebildet und in der Seitenwand mit Perforationen bzw» Öffnungen versehen ist, über welche Gas und Flüssigkeit austreten können, wobei die Vorrichtung ein Außenrohr aufweist, durch welches Flüssigkeit und Gas strömen können und in welchem die zu behandelnde Flüssigkeit bzw« das Gas unter Druck nach innen, d.h. zur Drehachse hin geleitet wird, so daß dieses Behandlungsmedium dann über den hohlen Teil der drehbaren Welle abgeführt werden kann«, Wenn das Filterelement durch die im Strömungsmittel, d_eh. Flüssigkeit oder Gas, enthaltenen Verunreinigungen verstopft worden ist, wird es durch eine Drehung mit hoher Drehzahl bzw. durch Schleuderwirkung regeneriert, wobei gleichzeitig Flüssigkeit oder Gas, die bzw» das als Waschmedium dient, im Gegenstrom durch den hohlen Teil der drehbaren Welle und über die in deren Seitenwand vorgesehenen Öffnungen eingeführt wird, wodurch das Filterelement innerhalb kurzer Zeit zu nahezu 100$ regeneriert wird·

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Auf diese Weise kann das bereits für die Behandlung von Flüssigkeit oder Gas eingesetzte Filterelement mit hohem Wirkungsgrad regeneriert werden·

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für die Behandlung von ölhaltigem Abwasser sowie als industrielle und Laboratoriumsvorrichtung benutzt werden, um z_oB. Lämpenruß (lamp soot), Nebel oder Dämpfe, feine Metallstäube oder in der Luft enthaltene organische Stoffe zu adsorbieren und zu beseitigen oder um in einer Flüssigkeit suspendierte Stoffe auszufiltern.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Behandlung von ölhaltigem Abwasser anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit oder Gas mit Merkmalen nach der Erfindung und

Fig. 2 ein vereinfachtes Fließschema einer Anlage zur Behandlung von Flüssigkeit oder Gas unter Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Filterpatrone spezieller Konstruktion zum Sammeln von öl und zur Entfernung des Öls unter Fliehkraftwirkung auf. Diese Filterpatrone ist mit einem öladsorbierenden Material gefüllt, welches selektiv ölige Stoffe zu adsorbieren vermag. Das ölhaltige Wasser oder eine Feststoffsuspension wird unter Druck durch ein Außenrohr der Filterpatrone, welches Gas und Flüssigkeit durchzulassen vermag, in ihr Inneres hineingeleitet, und zwar

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in Richtung auf eine teilweise hohle, drehbare Welle, deren Seitenwand mit Perforationen bzw· Öffnungen zur Ermöglichung eines Gas-,und Flüssigkeitsdurchtritts versehen ist „ Die unter Druck gefilterte Flüssigkeit durchströmt den hohlen Wellenteil und wird dann abgeführt» Dabei werden die öligen Stoffe sowie die suspendierten Feststoffe im Ölfänger bzw. Filterelement aufgefangen, welches aus einem öladsorbierenden Material besteht, das Öl und suspendierte Feststoffe auszufiltern und zu adsorbieren vermag, beispielsweise aus einem Polypropylen—Fasermaterial, Wenn.die Ölaufnahmefähigkeit des Ölfängers den Sättigungspunkt erreicht und ein Druckunterschied an der Innen- und Außenfläche der Öl sammelnden und schleuderbaren Filterpatrone auftritt, wird die· Zufuhr des ölhaltigen Stoffs unterbrochen, und die Filterpatrone wird mit hoher Drehzahl in Drehung versetzt, wobei ggf. ein Waschgas oder eine Waschflüssigkeit über den hohlen Teil der drehbaren Welle züge-, führt werden kann, so daß die abgesetzten öligen Stoffe und Feststoffe durch Schleuderwirkung von der Wandfläche der Filterpatrone entfernt werden. Nach Beendigung der ölentfernung wird die Drehbewegung der Welle unterbrochen, worauf das ölhaltige Wasser wieder zugeführt wird.

Durch Wiederholung des vorstehend beschriebenen Arbeits-. ganges kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die ölige Substanz des ölhaltigen Wassers selektiv konzentriert, entfernt und rückgewonnen werden,, Es ist jedoch auch möglich, zwei der beschriebenen, Öl sammelnden und schleuderbaren Filterpatronen vorzusehen und diese abwechselnd in Betrieb zu setzen, so daß die ölige Substanz aus dem ölhaltigen Wasser kontinuierlich abgetrennt und rückgewonnen werden kann. Außerdem kann die erfindungsgemäße Vorrichtung noch wirksamer eingesetzt werden, wenn dem zu behandelnden ölhaltigen Wasser ein organisches oder nicht-organisches Koagulationsmittel als Trennhilfe zugesetzt wird.

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Im folgenden ist die Erfindung anhand von Fig., 1 näher erläutert. In diesem Zusammenhang ist jedoch zu beachten, daß die Vorrichtung gemäß Mg. 1 lediglich ein Beispiel für eine bevorzugte Ausführungsform darstellt, die innerhalb des Rahmens der Erfindung zahlreichen Abwandlungen zugänglich ist.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist eine ölsammelnde und schleuderbare Filterpatrone 2 in einen Behälter bzw, ein Gehäuse 1 eingesetzt. Dabei ist die Filterpatrone 2 am oberen und am unteren Ende mit Trennwänden in Form von Flanschen 8 bzw. 9 versehen, während die Außenfläche von einer als Außenrohr dienenden lochplatte 7 bedeckt ist. Ein öladsorbierendes Material, z.B„ eine Faseranordnung aus einem faserbildenden thermoplastischen Kunstharz, ist gleichmäßig im zylindrischen Raum zwischen der Lochplatte und dem Bohrungsabschnitt 6 der teilweise hohlen, drehbaren Welle 5 gepackt, wobei die Welle 5 mit Öffnungen bzw. Bohrungen versehen ist, durch welche Gas und Flüssigkeit hindurchzutreten vermögen. Die Filterpatrone 2, welche Öl aufzufangen vermag und. die zur Entfernung des Öls schleuderbar ist, umfaßt die teilweise hohle, drehbare Welle, das öladsorbierende Material, die Lochplatte usw.. Wenn das öladsorbierende Material regeneriert werden soll, kann diese Filterpatrone 2 mittels eines Motors 3 über eine Kupplung 4- mit hoher Drehzahl im Uhrzeigersinn in Drehung versetzt werden.

Die Filterpatrone 2 ist im Gehäuse 1 mit Hilfe der üblichen Öldichtungen sowie mittels Lagern 13 und 14 gelagert, welche auch unter Druck einen Austritt von Flüssigkeit und Gas verhindern,, Das Gehäuse 1 weist einen oberen Deckel 10 auf, welcher in seinem Mittelabschnitt die Öldichtung und das Lager 14 trägt«, Der obere Deckel 10 ist mit Hilfe von Schrauben 12

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unter Zwischenfügung einer Dichtungspackung 11 in der Weise am Gehäuse 1 befestigt, daß auch unter Druck kein Flüssigkeits- oder Gas-Austritt möglich ist. Der Unterteil des Gehäuses 1 ist - ebenso wie der obere Deckel 10 in seinem zentralen Bereich mit der Öldichtung und dem Lager 13 versehen. Die eine Seite des Unterteils, die von der Öldichtung und vom Lager 13 abgewandt ist, ist abgeschrägt, wobei an die tiefste Stelle dieses abgeschrägten Bereichs eine Ablaß-Einrichtung 15 und ein Ventil 16 zum . Austragen des Ablaufs und des abgetrennten Öls angeschlossen sind» Die Filterpatrone 2 ist in fester Stellung in Drehung versetzbar, wobei sie durch einen an der drehbaren Welle vorgesehenen Ansatz bzw. eine Schulter 17 an einer Aufwärts- und Abwärtsverschiebung gehindert wird. Das ölhaltige Wasser, das über einen Schlauchanschluß 18 unter Druck in das Gehäuse einströmt, durchströmt die Lochplatte (das Außenrohr) 7 sowie das öladsorbierende Material, worauf das behandelte Wasser über einen Auslaß 19 austritt. Das zu behandelnde Wasser kann auch unter Atmosphärendruck über den Schlauchanschluß 18 zugeführt werden, sofern der Auslaß 19 mit einer Unterdruckquelle verbunden ist. Da das Gehäuse 1 luftdicht ausgebildet ist, so daß ein Eindringen von Außenluft in sein Inneres unmöglich ist, kann die erfindungsgemäße "Vorrichtung nicht nur zur Behandlung von ölhaltigem Abwasser, sondern auch als industrielle Vorrichtung zur Eeinigung von verschiedenartigen Flüssigkeiten eingesetzt werden, .bei denen eine Oxidation verhindert werden muß. Äudem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für das Adsorbieren und Abscheiden von Lampenruß, Dämpfen, Metallstäuben oder in Luft enthaltenen organischen Stoffen verwendbar.

Die ölsammelnde und schleuderbare Filterpatrone 2 kann durch eine beliebige bekannte Einrichtung in Drehung versetzt werden. Insbesondere wird sie durch einen Motor, der zur Dämpfung von Schwingungen an einer Feder aufgehängt ist,

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mit einer Drehzahl von mehr als 500 U/min und vorzugsweise von. 1000 bis 5000 U/min in Drehung versetzt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Regeneration des öladsorbierenden Materials möglich, so daß mit einer Filtervorrichtung außergewöhnlich geringer Größe ein hoher Behandlungswirkungsgrad erzielbar ist. Die Regenerationsbehandlung erfolgt auf die im folgenden beschriebene Weise. Wenn bei der unter einem festen Druck erfolgenden Zufuhr des ölhaltigen Wassers die Durchsatzmenge des behandelten Wassers abnimmt oder in behandeltem Wasser ölige Substanzen oder Feststoffe festzustellen sind, wird sofort die Wasserzufuhr unterbrochen. Sodann wird das Ventil 16 geöffnet, um den Inhalt des Gehäuses abzulassen, worauf das Ventil 16 wieder geschlossen und anschließend die Filterpatrone 2 mit hoher Drehzahl während einer ausreichenden Zeitspanne, normalerweise 3 bis 10 Minuten, in Drehung versetzt wird, um das Öl auszuschleudern. Hierauf wird das eine geringe Wassermenge enthaltende Öl über das Ventil 16 abgelassen. Auf diese Weise wird die Filterpatrone 2 regeneriert. In manchen Fällen ist dieser Regenerationsvorgang nicht ausreichend, wobei dann die Schleuderregeneration durchgeführt wird, während über den Auslaß 19 eine Waschflüssigkeit oder ein Waschgas im Gegenstrom unter Druck in das Gehäuse eingespritzt bzw. eingeblasen wird. Die Filterpatrone 2 läßt sich ohne weiteres aus dem Gehäuse ausbauen, indem der Motor 3, die Kupplung 4, der obere Deckel 10 und die Schrauben 12 entfernt werden, so. daß eine Untersuchung und andere erforderliche Arbeiten ohne weiteres durchführbar sind. Die Behandlungskapazität der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung läßt sich durch Änderung des Durchmessers und der Länge der Filterpatrone sowie der Dicke des öladsorbierenden Materials ohne weiteres vergrößern oder verkleinern.

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Fig. 2 veranschaulicht ein Fließ-Schema eines Beispiels für eine Anlage zur Behandlung von Flüssigkeit oder Gas unter Verwendung der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung,

In Fig„ 2 ist die Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit oder Gas unter Verwendung des durch Schleudern regenerierbaren Filterelements gemäß der Erfindung bei 28 angedeutet,, Nach dem Schließen von Absperrventilen 33 und 34 wird eine unbehandelte Flüssigkeit 25 (bzw. ein Gas) durch eine Pumpe 26 unter Druck gesetzt und über ein Absperrventil 27 in das in der Vorrichtung 28 in Stillstand befindliche Filterelement eingespritzt. Das so behandelte Strömungsmittel wird dann über ein elektromagnetisches Dreiwege-Ventil 29 durch ein Auslaßrohr 30 ausgetragen. Die Begene- * ration des Filterelements erfolgt auf folgende Weise: Nach dem Schließen des Absperrventils 27 wird der Strömungsweg des elektromagnetischen Dreiwege-Ventils 29 umgeschaltet, worauf eine Gegenstrom-Waschflüssigkeit bzw. ein -gas mittels einer Pumpe 32 aus einem Behälter 31 in den hohlen Teil 7 der teilweisen hohlen Welle der Behandlungsvorrichtung 28 gefördert wird, während das Filterelement gleichzeitig mit hoher Drehzahl in Drehung gesetzt wird«. Die bei der Regeneration gewonnene Flüssigkeit, z.B. Abwasser, das Öl in hoher Konzentration enthält, wird über den Ablaß 35 abgeleitet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit sowohl als wirksame industrielle Filtervorrichtung als auch als kleine Laboratorium-Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung für spezielle Anwendungsfälle ausgelegt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf der Grundlage des technischen Wissens des Fachmanns und in Abhängigkeit von den Eigenschaften der zu behandelnden ölhaltigen Abwässer, staub-

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haltigen Luft, ölhaltigen Luft, Suspensionen usw„ aus beliebigen Werkstoffen hergestellt werden, wie sie üblicherweise für die Fertigung von Kesseln und industriellen Maschinen verwendet werden, z„B. aus Metallen, Metallegierungen, Glas, Kunststoffen,'beschichteten Werkstoffen u. dgl..

"Im folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiele näher erläutert« Dieses Beispiel soll jedoch lediglich erläuternden und keinesfalls die Erfindung einschränkenden Charakter besitzen«

Beispiel

Eine Faseranordnung, die durch Schmelzspinnen einer Zusammensetzung aus kristallinem Polypropylen.und nicht-kristallinem Polypropylen-Nebenprodukt bei der Herstellung von Polypropylen durch Zentrifugal— bzw· Schleuderspinnen hergestellt worden war, wurde um die Oberfläche eines teilweise perforierten, zylindrischen Rohrs von 3_f0 cm Durchmesser herumgewickelt, wobei diese Faseranordnung zu einer Dicke von 12,5 cm und einer Länge von 50 cm geformt wurde. Dieses Gebilde wurde als das Öl adsorbierende Material, auch als ölfänger bezeichnet, zum Adsorbieren und Ausfiltern von Öl bei der Vorrichtung gemäß Fig· 1 verwendete Das Gewicht des Ölfängers betrug dabei 6,1 kg. Ein Abwasser mit einem Gehalt an Dampfzylinderöl von 200 - 1320 ppm (Teile pro Million Teile) wurde einer kontinuierlichen Druckbehandlung unter einem Druck von 1 kg/cm unterworfen. Die Behandlungskapazität dieser Vorrichtung variierte in Abhängigkeit von der in der öl sammelnden und schleuderbaren Filterpatrone angesammelten Ölmenge, lag jedoch allgemein im Bereich von 2—3

/Dei t/h, wobei der Ölgehalt des behandelten Wassers'0,1 - 0,3 ppm lag. Wenn die kumulative Menge des abgetrennten Öls etwa

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7,6 1 erreicht, wurde der Motor (100 V, 3000 U/min, 2 PS) zur Regeneration der Filterpatrone 5 Minuten lang in Drehung versetzt. Die im Ölfänger verbleibende Ölmenge lag im Bereich von 22 - 84$ des Eigengewichts dieses Ölfängers.

Im Falle eines A.-, B,- oder C.-Schweröl enthaltenden Abwassers und eines ölhaltigen Abwassers von einer Tankstelle, wobei es sich bei den Ölsorten um Motor-Altöl von Kraftfahrzeugen sowie um Diesel-Altöl handelte, und bei der anschließenden Regenerationsbehandlung lag der Mengenanteil des zurückgehaltenen Öls im Bereich von 10 - 409ε des Eigengewichts des öladsorbierenden Materials. In beiden Fällen konnte das ruckgewonnene Öl ohne Schwierigkeit als Brennöl oder Heizöl verwendet werden. Der Wirkungsgrad der so regenerierten Vorrichtung verringerte sich auch nach wiederholter Benutzung nicht wesentlich, und die erfindungsgemäße Vorrichtung konnte im Halb-Dauerbetrieb eingesetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit oder Gas zwecks Abscheidung von darin enthaltenen Stoffen, insbesondere von öligen Substanzen und suspendierten Stoffen, gekennzeichnet durch eine ölsammelnde und zur Ölentfernung schleuderbare Filterpatrone (2) mit einem Außenrohr (7), durch welches die Flüssigkeit oder das Gas hindurchzutreten vermag, und einer teilweise hohlen, drehbaren Welle (6) mit Öffnungen bzw· Perforationen, durch welche die Flüssigkeit oder das Gas hindurchtreten kann, sowie mit einem zwischen dem Außenrohr und der drehbaren Welle gepackten öladsorbierenden Material, und durch eine Vorrichtung (3, 4), durch welche die Filterpatrone mit hoher Drehzahl in Drehung versetzbar ist.
2. Verfahren zum Regenerieren eines Filterelements für die Behandlung von Flüssigkeit oder Gas bei der Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , daß die Filterpatrone bzw. das Filterelement mit hoher Drehzahl in Drehung versetzt wird, während ggf. gleichzeitig eine Waschflüssigkeit oder ein Waschgas über den hohlen Teil der drehbaren Welle der Filterpatrone, d.h_o entgegen der Flußrichtung deB zu reinigenden Fluidums, zugeführt wird.

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